JP2000277869A - Modulator integrated type semiconductor laser and manufacturing method - Google Patents

Modulator integrated type semiconductor laser and manufacturing method

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JP2000277869A
JP2000277869A JP11085473A JP8547399A JP2000277869A JP 2000277869 A JP2000277869 A JP 2000277869A JP 11085473 A JP11085473 A JP 11085473A JP 8547399 A JP8547399 A JP 8547399A JP 2000277869 A JP2000277869 A JP 2000277869A
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waveguide
semiconductor substrate
dielectric film
semiconductor
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Kazuhisa Takagi
和久 高木
Hitoshi Tada
仁史 多田
Toru Takiguchi
透 瀧口
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a modulator integrated type semiconductor laser with improved frequency characteristic, by reducing the effects of field variation due to the modulation signal applied to a modulator. SOLUTION: An active layer 16, an optical waveguide layer 32 with a bulk structure with a band gap energy larger than that of the active layer 16, and an optical absorption layer 40 with bulk structure with a band gap energy larger than that of the active layer 16 and smaller than the optical waveguide layer 32 are formed continuously in waveguides 20, 36 and 44. A clad layer 22 which includes a diffraction grating 24 is formed on or under the waveguides 20, 36, and 44 to constitute this laser.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、光通信用に用い
られる変調器集積型半導体レーザ装置およびその製造方
法に係り、特に変調器に印加される変調信号による電界
変動の影響を少なくすることにより周波数特性を改善し
た変調器集積型半導体レーザ装置とその製造方法に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a modulator-integrated semiconductor laser device used for optical communication and a method of manufacturing the same, and more particularly, to reducing the influence of electric field fluctuation due to a modulation signal applied to the modulator. The present invention relates to a modulator integrated semiconductor laser device having improved frequency characteristics and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】光ファイバーを用いた公衆通信網の普及
には、半導体レーザの高性能化とこの半導体レーザを安
価に製造するために歩留りをよくすることが重要であ
る。特に半導体レーザの高性能化には、情報量の増大に
対応するためのレーザ光の高速変調が必須の要件であ
る。このレーザ光の高速変調には、変調時の波長の変動
を小さくして長距離の伝送を可能にするために、通常半
導体レーザを一定強度で発振させておいて、光の透過量
をオン・オフできる変調器を通すことによって変調を行
う外部変調方式が採用される。
2. Description of the Related Art To spread a public communication network using an optical fiber, it is important to improve the performance of a semiconductor laser and to improve the yield in order to manufacture the semiconductor laser at low cost. In particular, in order to improve the performance of a semiconductor laser, high-speed modulation of laser light is an essential requirement to cope with an increase in the amount of information. In this high-speed modulation of laser light, a semiconductor laser is usually oscillated at a constant intensity and the amount of transmitted light is turned on in order to reduce fluctuations in wavelength during modulation and enable long-distance transmission. An external modulation method for performing modulation by passing through a modulator that can be turned off is employed.

【0003】この外部変調方式では、変調器と半導体レ
ーザとの光結合が難しくまた部品点数も多いことから高
価になるというという難点があったが、この難点を克服
する方法として、半導体レーザと変調器とをモノリシッ
クに集積化した変調器集積型半導体レーザの開発が行わ
れている。この変調器集積型半導体レーザにおいては、
共通電極を接地とし、半導体レーザでは順バイアスで電
流注入され、変調器側では逆バイアスの変調信号が印加
される。このため半導体レーザと変調器の間に設けられ
た分離領域の構成が重要となってくる。また半導体変調
器においては、変調器の光吸収層を多重量子井戸構造
(以下MQWという)で形成すると、低い動作電圧で高
い消光比(on時とoff時の光透過量の比)が得られ
るために、高速伝送においては通常MQWの光吸収層が
使用される。
In this external modulation method, there is a problem that optical coupling between the modulator and the semiconductor laser is difficult and the number of components is large, so that the cost is high. A modulator-integrated semiconductor laser in which a device is monolithically integrated is being developed. In this modulator integrated semiconductor laser,
The common electrode is grounded, current is injected with a forward bias in the semiconductor laser, and a modulation signal with a reverse bias is applied to the modulator side. Therefore, the configuration of the separation region provided between the semiconductor laser and the modulator becomes important. In a semiconductor modulator, when the light absorption layer of the modulator is formed with a multiple quantum well structure (hereinafter, referred to as MQW), a high extinction ratio (a ratio of the amount of light transmission between on and off) can be obtained at a low operating voltage. Therefore, in high-speed transmission, a light absorption layer of MQW is usually used.

【0004】図27は従来の変調器集積型半導体レーザ
(以下、変調器付レーザ、という)の一部破断斜視図で
ある。また図28は図27のXXVIII−XXVII
I断面の断面図である。図27、図28において、20
1は変調器付レーザ、D部は分離部と変調器部とからな
る分離・変調器部、C部はレーザ部である。
FIG. 27 is a partially cutaway perspective view of a conventional modulator integrated semiconductor laser (hereinafter referred to as a laser with modulator). FIG. 28 shows XXVIII-XXVII of FIG.
It is sectional drawing of I section. 27 and 28, 20
Reference numeral 1 denotes a laser with a modulator, D denotes a separation / modulation unit including a separation unit and a modulator unit, and C denotes a laser unit.

【0005】図27及び図28において、202はn−
InPの基板、204はn−InGaAsPのレーザn
側光閉込層、206はInGaAsP−MQWの活性
層、208はp−InGaAsPのレーザp側光閉込層
で、レーザn側光閉込層204と活性層206とレーザ
p側光閉込層208でレーザ導波路207を構成してい
る。210はp−InPの第1クラッド層、212はp
−InGaAsPの回折格子、214はp−InPの第
2クラッド層、216はp+− InGaAsのコンタク
ト層である。ここで「n−」は「n型」また「p−」は
「p型」を表す。以下も同様である。
In FIGS. 27 and 28, reference numeral 202 denotes n-
InP substrate 204, n-InGaAsP laser n
Side light confinement layer, 206 is an active layer of InGaAsP-MQW, 208 is a laser p side light confinement layer of p-InGaAsP, laser n side light confinement layer 204, active layer 206 and laser p side light confinement layer The laser waveguide 207 is constituted by 208. 210 is a first cladding layer of p-InP, 212 is p-InP
A diffraction grating of -InGaAsP, 214 is a second cladding layer of p-InP, and 216 is a contact layer of p + -InGaAs. Here, "n-" represents "n-type" and "p-" represents "p-type". The same applies to the following.

【0006】218はn−InGaAsPの分離・変調
器部n側光閉込層、220は分離変調器部DのInGa
AsP−MQWの光吸収層で、変調器領域の光吸収層2
20aと分離領域の光導波層220bとを含んでいる。
222はp−InGaAsPの分離・変調器部p側光閉
込層である。分離・変調器部n側光閉込層218と光吸
収層220と分離・変調器部p側光閉込層で分離・変調
器部導波路221を構成している。
Reference numeral 218 denotes an n-InGaAsP separation / modulation unit n-side optical confinement layer, and 220 denotes an InGa of the separation / modulation unit D.
AsP-MQW light absorbing layer, light absorbing layer 2 in modulator region
20a and the optical waveguide layer 220b in the isolation region.
Reference numeral 222 denotes a p-side light confinement layer of the p-InGaAsP separation / modulation unit. The separation / modulation unit waveguide 221 is constituted by the separation / modulation unit n-side light confinement layer 218, the light absorption layer 220, and the separation / modulation unit p-side light confinement layer.

【0007】224はFeドープInPの第1埋込層、
226はn−InPのホールトラップ層、228はFe
ドープInPの第2埋込層で、リッジ状のレーザ導波路
207および分離・変調器部導波路221の両側面も第
1埋込層224、ホールトラップ層226および第2埋
込層228が形成されていてこれらは電流ブロック層を
構成し、出射端面側では窓構造229を構成している。
230はSiO2の絶縁膜、231はレーザ部Cと変調
器領域とを分離する分離溝で、232はTi/Auの表
面蒸着電極、234はAuメッキ層のp側レーザ電極、
236はAuメッキ層のp側変調器電極、238は蒸着
電極、240は共通電極である。また242の矢印はレ
ーザ光の射出方向である。
224 is a first buried layer of Fe-doped InP,
226 is an n-InP hole trap layer, 228 is Fe
The first buried layer 224, the hole trapping layer 226, and the second buried layer 228 are also formed on both side surfaces of the ridge-shaped laser waveguide 207 and the separation / modulator waveguide 221 in the second buried layer of doped InP. These constitute a current blocking layer, and constitute a window structure 229 on the emission end face side.
230 is an insulating film of SiO2, 231 is a separation groove for separating the laser portion C and the modulator region, 232 is a surface deposited electrode of Ti / Au, 234 is a p-side laser electrode of an Au plating layer,
236 is a p-side modulator electrode of the Au plating layer, 238 is a vapor deposition electrode, and 240 is a common electrode. The arrow 242 indicates the emission direction of the laser light.

【0008】従来の変調器付レーザは以下のようにして
製造される。まず基板202の上にMOCVD法によ
り、レーザn側光閉込層204としてのn−InGaA
sP層、活性層206としてのInGaAsP−MQW
層、レーザp側光閉込層208としてのp−InGaA
sP層、第1クラッド層210としてのp−InP層、
回折格子212を形成するp−InGaAsP層を順次
結晶成長で積層する。
A conventional laser with a modulator is manufactured as follows. First, n-InGaAs as a laser n-side optical confinement layer 204 is formed on a substrate 202 by MOCVD.
InGaAsP-MQW as sP layer and active layer 206
Layer, p-InGaAs as laser p-side optical confinement layer 208
sP layer, p-InP layer as first cladding layer 210,
The p-InGaAsP layers forming the diffraction grating 212 are sequentially stacked by crystal growth.

【0009】次に、回折格子212を形成するためにp
−InGaAsP層を干渉露光法を用いて、格子状にエ
ッチングし、回折格子212を形成する。この後全面に
第1クラッド層210としてのp−InP層で埋込成長
させる。この第1クラッド層210としてのp−InP
層の上にSiO2またはSiNなどの誘電体膜を形成
し、回折格子212を含みレーザの導波路を形成するた
めのストライプ状の誘電体膜が残るように誘電体膜をエ
ッチングし、このストライプ状の誘電体膜をマスクとし
て、分離・変調器部Dを含む領域の積層を基板202が
露呈するまでエッチングする。
Next, in order to form the diffraction grating 212, p
-The InGaAsP layer is etched into a lattice shape by using the interference exposure method to form the diffraction grating 212. Thereafter, the entire surface is buried with a p-InP layer serving as the first cladding layer 210. P-InP as the first cladding layer 210
A dielectric film such as SiO2 or SiN is formed on the layer, and the dielectric film is etched such that a stripe-shaped dielectric film for forming a laser waveguide including the diffraction grating 212 remains. Using the dielectric film described above as a mask, the lamination in the region including the separation / modulator portion D is etched until the substrate 202 is exposed.

【0010】次にストライプ状の誘電体膜を残したま
ま、MOCVD法により、分離・変調器部n側光閉込層
218としてのn−InGaAsP層、分離・変調器部
Dの光吸収層220としてのInGaAsP−MQW
層、分離・変調器部p側光閉込層222としてのp−I
nGaAsP層、および第1クラッド層210としての
p−InP層を形成する。この後、ストライプ状の誘電
体膜を除去し、改めてSiO2またはSiNなどの誘電
体膜を形成し、分離・変調器部Dおよびレーザ部Cの導
波路を形成するために、エッチングにより分離・変調器
部Dおよびレーザ部Cに重なるストライプ状の誘電体膜
を形成し、このストライプ状の誘電体膜をマスクとして
基板202が露呈するまで、HBrを用いたウエットエ
ッチングを行い、導波路のリッジ形成を行う。このとき
窓構造229を形成する場合には、出射端面側をもエッ
チング除去できるようなストライプ形状の誘電体膜とす
る。
Next, while the striped dielectric film is left, an n-InGaAsP layer serving as the n-side light confinement layer 218 for the separation / modulation section and the light absorption layer 220 of the separation / modulation section D are formed by MOCVD. InGaAsP-MQW as
Layer, p-I as the p-side optical confinement layer 222 in the separation / modulation unit
An nGaAsP layer and a p-InP layer as the first cladding layer 210 are formed. Thereafter, the striped dielectric film is removed, a dielectric film such as SiO2 or SiN is formed again, and then separated and modulated by etching to form waveguides for the separation and modulator section D and the laser section C. A stripe-shaped dielectric film is formed so as to overlap with the cavity portion D and the laser portion C, and wet etching using HBr is performed using the stripe-shaped dielectric film as a mask until the substrate 202 is exposed, thereby forming a ridge of the waveguide. I do. At this time, when the window structure 229 is formed, a striped dielectric film is formed so that the emission end face side can be removed by etching.

【0011】次にこのストライプ形状の誘電体膜を残し
た状態で、第1埋込層224としてのFeドープInP
層、ホールトラップ層226としてのn−InP層、第
2埋込層228としてのFeドープInP層をMOCV
D法により結晶成長する。この後、ストライプ形状の誘
電体膜を除去し、MOCVD法によって全面に第2クラ
ッド層214としてのp−InP層、コンタクト層21
6としてのp+−InGaAs層を結晶成長する。
Next, Fe-doped InP is used as the first buried layer 224 with the stripe-shaped dielectric film left.
Layer, an n-InP layer as a hole trap layer 226 and an Fe-doped InP layer as a second buried layer 228
The crystal grows by the D method. Thereafter, the stripe-shaped dielectric film is removed, and a p-InP layer serving as a second cladding layer 214 and a contact layer 21 are entirely formed by MOCVD.
A p + -InGaAs layer 6 is crystal-grown.

【0012】次いで、分離領域に対応するコンタクト層
216の一部および第2クラッド層214の上面の一部
をエッチングにより除去し、分離溝231を形成する。
この後、全面に絶縁膜230をスパッタにより形成した
後、変調器領域及びレーザ部Cの電極コンタクト部分の
絶縁膜230を除去する。次いで表面に表面蒸着電極2
32のTi/Au膜及びAuメッキ層を形成する。この
後、基板202の裏面を基板厚みが100μm程度にな
るまで研削した後、蒸着電極238としてのAuGe/
Ni/Ti/Pt/Ti/Pt/Au膜を蒸着により形
成し、Auメッキ層をメッキでパターン形成し、共通電
極240を形成する。
Next, a part of the contact layer 216 corresponding to the separation region and a part of the upper surface of the second cladding layer 214 are removed by etching to form a separation groove 231.
Thereafter, an insulating film 230 is formed on the entire surface by sputtering, and then the insulating film 230 in the modulator region and the electrode contact portion of the laser unit C is removed. Next, the surface deposition electrode 2
32 Ti / Au films and Au plating layers are formed. Thereafter, after grinding the back surface of the substrate 202 until the substrate thickness becomes about 100 μm, AuGe /
A Ni / Ti / Pt / Ti / Pt / Au film is formed by vapor deposition, and an Au plating layer is patterned by plating to form a common electrode 240.

【0013】上記のように構成された変調器付レーザ2
01は、レーザ電極234と共通電極240との間に順
バイアス電圧を印加し活性層206に電流を注入し、レ
ーザ部Cで発光させたレーザ光を分離・変調器部導波路
221によって分離・変調器部Dに導き、変調器電極2
36と共通電極240との間で逆バイアス電圧の変調信
号を印加し、変調信号に対応する電界を光吸収層220
aに印加することにより、量子閉じ込めシュタルク効果
により高い消光比の下で変調し、この高速に変調された
レーザ光242を射出するものである。
The laser with modulator 2 configured as described above
01, a forward bias voltage is applied between the laser electrode 234 and the common electrode 240 to inject a current into the active layer 206, and the laser light emitted by the laser section C is separated by the separation / modulation section waveguide 221. It is led to the modulator section D, and the modulator electrode 2
A modulation signal of a reverse bias voltage is applied between the common electrode 240 and the common electrode 240, and an electric field corresponding to the modulation signal is applied to the light absorbing layer 220.
When applied to a, the light is modulated under a high extinction ratio by the quantum confined Stark effect, and the high-speed modulated laser light 242 is emitted.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の変調器付レーザ
201は上記のように構成されていて、p側レーザ電極
234とp側変調器電極236は分離溝231及びこの
分離溝231に設けられた絶縁膜230を介して離隔さ
れており、レーザ光242に波長変動の生じることを防
いでいる。しかしながら変調器の光吸収層220aはM
QWで構成されているので、低電圧で消光比が高いとい
う利点を有する一方で、変調信号による電界変動の影響
を受けて屈折率が変動しやすく、屈折率変化による波長
変動が必ずしも小さくならなかった。この波長変動が大
きい場合には伝送距離を長く取ることができなかった。
The conventional laser 201 with a modulator is configured as described above. The p-side laser electrode 234 and the p-side modulator electrode 236 are provided in the separation groove 231 and the separation groove 231. The laser light 242 is prevented from causing a wavelength variation by being separated by the insulating film 230. However, the light absorbing layer 220a of the modulator has M
Since it is composed of QW, it has the advantage that the extinction ratio is high at a low voltage, but the refractive index is liable to fluctuate under the influence of the electric field fluctuation due to the modulation signal, and the wavelength fluctuation due to the refractive index change is not necessarily reduced. Was. When the wavelength fluctuation is large, the transmission distance cannot be made long.

【0015】またレーザ部Cと分離・変調器部Dとは接
合面を介して配置されていて、分離・変調器部Dは再成
長により形成されている。つまり分離・変調器部Dが一
回のバットジョイント(Butt-joint)法によって形成さ
れ、均一なバンドギャップエネルギーを有する構成にな
っていた。このような変調器付半導体レーザ201を作
動する場合、変調器電極236と共通電極240との間
で変調信号が印加される。この変調信号により発生する
電界は変調器電極236とこの変調器電極236直下の
共通電極240との間のみならず、変調器電極236と
レーザ部C側の共通電極240との間にも発生し、分離
・変調器部導波路221の分離溝231直下の部分にも
電界が生じる。
The laser section C and the separation / modulation section D are arranged via a bonding surface, and the separation / modulation section D is formed by regrowth. That is, the separating / modulating unit D is formed by a single butt-joint method, and has a configuration having a uniform band gap energy. When operating such a semiconductor laser 201 with a modulator, a modulation signal is applied between the modulator electrode 236 and the common electrode 240. The electric field generated by the modulation signal is generated not only between the modulator electrode 236 and the common electrode 240 immediately below the modulator electrode 236 but also between the modulator electrode 236 and the common electrode 240 on the laser unit C side. An electric field is also generated in a portion of the separation / modulation unit waveguide 221 immediately below the separation groove 231.

【0016】先に述べたように光導波層220bと光吸
収層220aとは、一回のバットジョイント法による再
成長により形成されるため、均一なバンドギャップエネ
ルギーを有する構成になっている。このために、変調信
号による電界によって変調器電極236の直下の光吸収
層220aのみに光吸収が生じるのではなく、分離溝2
31直下の導波路領域にかかるわずかな電界によって、
光導波層220bにおいても光吸収が発生し、光吸収層
として動作するという不都合が生じる。光導波層220
bが光吸収層として動作した場合には、光導波層220
bにかかる電界は光吸収層220aにかかる電界に比べ
て小さいために、光導波層220bのpn接合部分での
空乏層が大きく広がらないので接合容量が大きくなり、
変調信号の周波数に対して、低周波領域で光の吸収は大
きく、高周波領域で小さい。このために全体の周波数特
性が平坦にならずに波形(なみがた)に歪むような様子
を示す場合があった。
As described above, since the optical waveguide layer 220b and the light absorbing layer 220a are formed by one regrowth by the butt joint method, they have a structure having a uniform band gap energy. Therefore, not only the light absorbing layer 220a immediately below the modulator electrode 236 absorbs light due to the electric field due to the modulation signal, but also the separation groove 2
Due to the slight electric field applied to the waveguide region just below 31,
Light absorption also occurs in the optical waveguide layer 220b, which causes a disadvantage that the optical waveguide layer 220b operates as a light absorption layer. Optical waveguide layer 220
When b operates as a light absorbing layer, the optical waveguide layer 220
Since the electric field applied to b is smaller than the electric field applied to the light absorption layer 220a, the depletion layer at the pn junction portion of the optical waveguide layer 220b does not spread widely, so that the junction capacitance becomes large.
With respect to the frequency of the modulation signal, light absorption is large in a low frequency region and small in a high frequency region. For this reason, the entire frequency characteristic may not be flat but may be distorted in a waveform (similar).

【0017】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、第1の目的は、半導体レーザと変調器
とを集積化した変調器集積型半導体レーザ装置におい
て、変調器に印加される変調信号による電界変動の影響
を少なくすることにより、周波数特性の改善された変調
器集積型半導体レーザ装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and a first object of the present invention is to provide a modulator integrated type semiconductor laser device in which a semiconductor laser and a modulator are integrated. An object of the present invention is to provide a modulator-integrated semiconductor laser device having improved frequency characteristics by reducing the influence of electric field fluctuation due to a modulation signal.

【0018】また第2の目的は、変調器をバルク構造と
し変調信号の電界によって変化する吸収係数の変動を小
さくし吸収係数変化による屈折率変化を小さくするとと
もに、半導体レーザと変調器との間に介在する分離領域
の光導波層をバルク構造にし、漏れ電界による光導波層
での光の吸収を少なくすることによって、周波数特性が
良好でかつ高出力な変調器集積型半導体レーザ装置を提
供することである。
A second object of the present invention is to make the modulator a bulk structure to reduce the variation of the absorption coefficient that changes due to the electric field of the modulation signal, reduce the change in the refractive index due to the absorption coefficient change, and reduce the distance between the semiconductor laser and the modulator. Provided is a modulator integrated semiconductor laser device having good frequency characteristics and high output by reducing the absorption of light in the optical waveguide layer due to a leakage electric field by making the optical waveguide layer of the isolation region interposed in the bulk structure. That is.

【0019】また第3の目的は、半導体レーザ、変調器
及びこれら両部の間に介在する分離領域それぞれの導波
路が接合を介して連続させるとともに、分離領域の光導
波層をバルク結晶構造にすることにより、変調器に印加
される変調信号による電界変動の影響を少なくし、周波
数特性の改善された変調器集積型半導体レーザ装置を提
供することである。
A third object of the present invention is to provide a semiconductor laser, a modulator, and a waveguide in a separation region interposed between these portions, which are continuous through a junction, and that the optical waveguide layer in the separation region has a bulk crystal structure. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a modulator-integrated semiconductor laser device having improved frequency characteristics by reducing the influence of electric field fluctuation due to a modulation signal applied to the modulator.

【0020】また第4の目的は、周波数特性の改善され
た変調器集積型半導体レーザ装置を容易に形成できる製
造方法を提供することである。
It is a fourth object of the present invention to provide a manufacturing method capable of easily forming a modulator integrated semiconductor laser device having improved frequency characteristics.

【0021】なお、変調器集積型半導体レーザ装置の導
波路のレーザ部、分離部及び変調器部でバンドギャップ
波長を変えた公知文献として、特開平8−335745
号公報がある。これはバットジョイント法で形成された
分離部及び変調器部を有する変調器集積半導体レーザ装
置において、分離部にイオン注入を施して短波長化を図
ったものであるが、変調器の光吸収層がバルク構造であ
る点の開示は無く、分離部と変調器とが接合面を介して
配置された点の記載も無く構成を異にする。さらに、変
調器付レーザにおいて、半導体レーザ部分、変調器部分
及びこれらの中間部分を選択成長により一度に形成し、
半導体レーザ部分の発光波長を変調器部の発光波長より
大きくするとともに、これら両部の中間に当たる遷移領
域の発光波長を半導体レーザ部分、変調器部分よりも小
さくすることが、特開平7−176827号公報に開示
されているが、これには半導体レーザ部と分離部との間
をバットジョイント法で接合されることの開示は無く、
また活性層、光導波路層および光吸収層がMQW構造に
なっているので構成を異にしている。
As a well-known document in which the band gap wavelength is changed in the laser portion, the separation portion and the modulator portion of the waveguide of the modulator integrated semiconductor laser device, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-335745 is disclosed.
There is an official gazette. This is a modulator integrated semiconductor laser device having a separation portion and a modulator portion formed by the butt joint method, in which the wavelength is shortened by performing ion implantation on the separation portion. Does not disclose that it has a bulk structure, and does not disclose that the separation unit and the modulator are arranged via the joint surface, and thus the configuration is different. Further, in a laser with a modulator, a semiconductor laser portion, a modulator portion and an intermediate portion thereof are formed at a time by selective growth,
Japanese Patent Application Laid-Open No. H7-176827 discloses that the emission wavelength of the semiconductor laser portion is made larger than the emission wavelength of the modulator portion, and the emission wavelength of the transition region corresponding to the middle between these two portions is made smaller than that of the semiconductor laser portion and the modulator portion. Although it is disclosed in the gazette, there is no disclosure that the semiconductor laser unit and the separation unit are joined by a butt joint method,
Further, the active layer, the optical waveguide layer and the light absorbing layer have an MQW structure, and thus have different structures.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】この発明に係る変調器集
積型半導体レーザ装置においては、第1導電型の半導体
基板と、この半導体基板の一主面上の一部に配設される
とともに、活性層を有するリッジ状の第一の導波路と、
この第一の導波路の延長方向にこの第一の導波路と連続
して半導体基板上に配設されるとともに、活性層よりも
バンドギャップエネルギーの大きいバルク構造の光導波
層を有するリッジ状の第二の導波路と、この第二の導波
路の延長方向にこの第二の導波路と連続して半導体基板
上に配設されるとともに、活性層のバンドギャップエネ
ルギーよりも大きく光導波層のバンドギャップエネルギ
ーよりも小さいバルク構造の光吸収層を有するリッジ状
の第三の導波路と、これら第一、第二及び第三の導波路
上に配設された第二導電型半導体の第一クラッド層と、
この第一のクラッド層または半導体基板と第一、第二及
び第三の導波路との間に配設され、第一の導波路に沿っ
て配設された回折格子を含むリッジ状の第二のクラッド
層と、第一、第二のクラッド層、第一、第二及び第三の
導波路の両側の半導体基板上に配設された電流ブロック
層と、第一のクラッド層の上に活性層に対向して配設さ
れた第一の電極と、この第一の電極と分離し、第一のク
ラッド層の上に光吸収層に対向して配設された第二の電
極と、半導体基板の他主面上に配設された第三の電極
と、を備えたもので、この構成を備えることにより、変
調器に印加される変調信号による電界変動の影響を少な
くする、つまり変調信号の電界によって変化する吸収係
数の変動を小さくし、吸収係数変化による変調器の屈折
率変化を小さくするとともに、半導体レーザと変調器と
の間に介在する分離領域の光導波層をバルク構造にし、
漏れ電界による光導波層での光の吸収を少なくすること
によって、周波数特性を良好にするものである。
In a modulator integrated semiconductor laser device according to the present invention, a semiconductor substrate of a first conductivity type and a part of the semiconductor substrate on one main surface are provided. A ridge-shaped first waveguide having an active layer;
A ridge-shaped optical waveguide layer having a bulk optical waveguide layer that is disposed on the semiconductor substrate in the direction in which the first waveguide extends and is continuous with the first waveguide and has a larger band gap energy than the active layer. A second waveguide, which is disposed on the semiconductor substrate continuously with the second waveguide in an extending direction of the second waveguide, and is larger than the band gap energy of the active layer; A ridge-shaped third waveguide having a light absorption layer having a bulk structure smaller than the band gap energy, and a first conductive type semiconductor disposed on the first, second, and third waveguides. A cladding layer,
A ridge-shaped second ridge including a diffraction grating disposed between the first cladding layer or the semiconductor substrate and the first, second, and third waveguides and disposed along the first waveguide. A current blocking layer disposed on the semiconductor substrate on both sides of the first and second cladding layers, the first, second and third waveguides, and an active layer on the first cladding layer. A first electrode disposed opposite the layer, a second electrode separated from the first electrode and disposed on the first cladding layer opposite the light absorbing layer, and a semiconductor; A third electrode disposed on the other main surface of the substrate, and by having this configuration, the effect of electric field fluctuation due to the modulation signal applied to the modulator is reduced, that is, the modulation signal The fluctuation of the absorption coefficient, which changes with the electric field, and the change in the refractive index of the modulator due to the change in the absorption coefficient Both the optical waveguide layer in the isolation region intervening between the semiconductor laser and the modulator in bulk structure,
The frequency characteristics are improved by reducing the absorption of light in the optical waveguide layer due to the leakage electric field.

【0023】さらに、第二の導波路を第一の導波路と接
合面を介して連続させたので、設計の自由度高く保ちな
がら周波数特性を良好にするものである。
Further, since the second waveguide is continuous with the first waveguide via the joint surface, the frequency characteristics are improved while the degree of design freedom is kept high.

【0024】さらに、第三の導波路を第二の導波路と接
合面を介して連続させるとともに光導波層及び光吸収層
をともにバルク結晶構造としたもので、光の吸収を少な
くして、周波数特性を良好にするものである。またさら
に、光導波層および光吸収層をともにディスオーダリン
グによる混晶化された多重量子井戸構造とし、光導波層
の混晶化の程度を吸収層のそれよりも高くしたもので、
簡単な構成で周波数特性を良好にするものである。また
さらに、第二の導波路を第一の導波路に隣接する側より
も第三の導波路に隣接する側で厚い導波路厚みとしたも
ので、光の吸収を少なくして、周波数特性を良好にする
ものである。
Further, the third waveguide is made continuous with the second waveguide via the joint surface, and both the optical waveguide layer and the light absorbing layer have a bulk crystal structure. This is to improve the frequency characteristics. Further, both the optical waveguide layer and the light absorption layer have a multi-quantum well structure in which a mixed crystal is formed by disordering, and the degree of the mixed crystal in the optical waveguide layer is higher than that of the absorption layer.
This is to improve the frequency characteristics with a simple configuration. Furthermore, the second waveguide has a thicker waveguide thickness on the side adjacent to the third waveguide than on the side adjacent to the first waveguide, thereby reducing light absorption and improving frequency characteristics. It is what makes it good.

【0025】また、第1導電型の半導体基板と、この半
導体基板の一主面上の一部に配設されるとともに、活性
層を有するリッジ状の第一の導波路と、この第一の導波
路の延長方向にこの第一の導波路と接合面を介して連続
し半導体基板上に配設されるとともに、活性層よりもバ
ンドギャップエネルギーの大きい光導波層を有するリッ
ジ状の第二の導波路と、この第二の導波路の延長方向に
この第二の導波路と接合面を介して連続し半導体基板上
に配設されるとともに、活性層のバンドギャップエネル
ギーよりも大きく光導波層のバンドギャップエネルギー
よりも小さい多重量子井戸構造の光吸収層を有するリッ
ジ状の第三の導波路と、これら第一、第二及び第三の導
波路上に配設された第二導電型半導体の第一クラッド層
と、この第一のクラッド層または半導体基板と第一、第
二及び第三の導波路との間に配設され、第一の導波路に
沿って配設された回折格子を含むリッジ状の第二のクラ
ッド層と、第一、第二のクラッド層、上記第一、第二及
び第三の導波路の両側の上記半導体基板上に配設された
電流ブロック層と、第一のクラッド層の上に活性層に対
向して配設された第一の電極と、この第一の電極と分離
し、第一のクラッド層の上に吸収層に対向して配設され
た第二の電極と、半導体基板の他主面上に配設された第
三の電極と、を備えたので、光の吸収を少なくしつつ、
変調器に印加される変調信号による電界変動の影響を少
なくすることにより、周波数特性を良好にするものであ
る。
Also, a first conductivity type semiconductor substrate, a ridge-shaped first waveguide provided on a part of one main surface of the semiconductor substrate and having an active layer, A ridge-shaped second waveguide having an optical waveguide layer having a bandgap energy larger than that of the active layer is provided on the semiconductor substrate so as to be continuous with the first waveguide in a direction in which the waveguide extends and via the bonding surface. A waveguide, which is disposed on the semiconductor substrate so as to be continuous with the second waveguide in a direction of extension of the second waveguide via the bonding surface and is larger than the band gap energy of the active layer; Ridge-shaped third waveguide having a light absorption layer of a multiple quantum well structure smaller than the bandgap energy of the first and second conductive semiconductors disposed on the first, second and third waveguides And the first cladding layer Ridge-shaped second cladding layer disposed between the semiconductor layer and the first, second, and third waveguides and including a diffraction grating disposed along the first waveguide. And a first and second cladding layer, a current blocking layer disposed on the semiconductor substrate on both sides of the first, second and third waveguides, and an active layer on the first cladding layer. A first electrode disposed opposite to the first electrode, a second electrode separated from the first electrode and disposed on the first cladding layer opposite to the absorption layer, and a semiconductor substrate; With the third electrode disposed on the other main surface, while reducing light absorption,
The frequency characteristics are improved by reducing the influence of electric field fluctuation due to the modulation signal applied to the modulator.

【0026】さらに、光導波層をバルク結晶構造とした
ので光の吸収を少なくしつつ、変調器に印加される変調
信号による電界変動の影響を少なくして、周波数特性を
良好にするものである。
Further, since the optical waveguide layer has a bulk crystal structure, the effect of electric field fluctuation due to a modulation signal applied to the modulator is reduced while light absorption is reduced, thereby improving the frequency characteristics. .

【0027】またさらに、光導波層を多重量子井戸構造
としたので、光の吸収を少なくしつつ、周波数特性を良
好にするものである。
Further, since the optical waveguide layer has a multiple quantum well structure, the frequency characteristics are improved while light absorption is reduced.

【0028】この発明に係る変調器集積型半導体レーザ
装置の製造方法は、第一導電型の半導体基板の一主面上
に、活性層を有する第一の導波路層とこの第一の導波路
層の上に配設された第二導電型半導体の第一クラッド層
とが配設され、この第一のクラッド層または半導体基板
と上記第一の導波路層との間に、回折格子を埋設した所
定の導電型の半導体の第二のクラッド層をさらに備えた
積層構造を準備する第一の工程と、第一のクラッド層の
表面上に、レーザの導波方向に延在し回折格子に重なる
とともに半導体基板の一部長さを全長とするストライプ
状の第一の誘電体膜を形成し、この第一の誘電体膜をマ
スクとして半導体基板が露呈するまでエッチングする第
二の工程と、第一の誘電体膜をマスクとし、活性層より
もバンドギャップエネルギーの大きい光導波層を有する
第二の導波路層および第二導電型半導体の第三のクラッ
ド層を、エッチングで露呈した半導体基板上に順次形成
する第三の工程と、第一の誘電体膜を除去し、第二のク
ラッド層及び第三のクラッド層の表面上に、第一の誘電
体膜の位置を含みさらにレーザの導波方向に延長させた
ストライプ状の第二の誘電体膜を形成し、この第二の誘
電体膜をマスクとして半導体基板が露呈するまでエッチ
ングする第四の工程と、第二の誘電体膜をマスクとし、
活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きく光導波
層のバンドギャップエネルギーよりも小さい半導体の光
吸収層を有する第三の導波路層および第二導電型半導体
の第四のクラッド層を、エッチングで露呈した半導体基
板上に順次形成する第五の工程と、第二の誘電体膜を除
去し、第二のクラッド層、第三のクラッド層及び第四の
クラッド層の表面上に、第二の誘電体膜の位置を含みさ
らにレーザの導波方向に延長したストライプ状の第三の
誘電体膜を形成し、この第三の誘電体膜をマスクとして
半導体基板が露呈するまでエッチングしてリッジを形成
し、エッチングで露呈した半導体基板上に電流ブロック
層を形成する第六の工程と、を含むので、第一、第二お
よび第三の導波路層それぞれを個別に結晶成長により形
成できるから、周波数特性の改善された変調器集積型半
導体レーザ装置を設計の自由度高く、容易に形成でき
る。
According to a method of manufacturing a modulator integrated type semiconductor laser device according to the present invention, a first waveguide layer having an active layer on one principal surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type and the first waveguide A first cladding layer of a second conductivity type semiconductor disposed on the layer, and a diffraction grating is embedded between the first cladding layer or the semiconductor substrate and the first waveguide layer. A first step of preparing a laminated structure further comprising a second cladding layer of a semiconductor of a predetermined conductivity type, and on the surface of the first cladding layer, a diffraction grating extending in the laser waveguide direction. A second step of forming a striped first dielectric film having the entire length overlapping the semiconductor substrate and partially etching the semiconductor substrate using the first dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed; and Using one dielectric film as a mask, the band gap is larger than that of the active layer. A third step of sequentially forming a second waveguide layer having an optical waveguide layer having a large energy and a third cladding layer of the second conductivity type semiconductor on the semiconductor substrate exposed by etching; The film is removed, and on the surfaces of the second cladding layer and the third cladding layer, a second dielectric film in a stripe shape including the position of the first dielectric film and further extending in the laser waveguide direction. A fourth step of etching until the semiconductor substrate is exposed using this second dielectric film as a mask, and using the second dielectric film as a mask,
The third waveguide layer having a semiconductor light absorbing layer larger than the band gap energy of the active layer and smaller than the band gap energy of the optical waveguide layer and the fourth cladding layer of the second conductivity type semiconductor were exposed by etching. The fifth step of sequentially forming on the semiconductor substrate, the second dielectric film is removed, the second clad layer, the third clad layer and the fourth clad layer on the surface of the second dielectric A stripe-shaped third dielectric film including the film position and extending in the laser waveguide direction is formed, and etching is performed using the third dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed to form a ridge. And a sixth step of forming a current blocking layer on the semiconductor substrate exposed by etching, so that the first, second and third waveguide layers can be individually formed by crystal growth. Number properties improved the modulator-integrated semiconductor laser device of high degree of freedom in design can be easily formed.

【0029】また、第一導電型の半導体基板の一主面上
に、活性層を有する第一の導波路層とこの第一の導波路
層の上に配設された第二導電型半導体の第一のクラッド
層とが配設され、この第一のクラッド層または半導体基
板と第一の導波路層との間に、回折格子を埋設した所定
の導電型の半導体の第二のクラッド層をさらに備えた積
層構造を準備する第一の工程と、第一のクラッド層の表
面上に、レーザの導波方向に延在し回折格子に重なると
ともに半導体基板の一部長さを全長とするストライプ状
の第一の誘電体膜とこの第一の誘電体膜のレーザ導波方
向の延長上のストライプ部分を介して互いに対向し第一
の誘電体膜に近接する端部を含む一部が他部より幅が狭
い一対の第二の誘電体膜とを形成し、これらの誘電体膜
をマスクとして半導体基板が露呈するまでエッチングす
る第二の工程と、第一,第二の誘電体膜をマスクとし、
活性層よりもバンドギャップエネルギーの大きい半導体
層を有する第二の導波路層および第二導電型半導体の第
三のクラッド層を、エッチングで露呈した半導体基板上
に選択成長により順次形成する第三の工程と、第一,第
二の誘電体膜を除去し、第二のクラッド層および第三の
クラッド層の表面上に、第二の誘電体膜の位置を含みさ
らにレーザの導波方向に延長したストライプ状の第三の
誘電体膜を形成し、この第三の誘電体膜をマスクとして
半導体基板が露呈するまでエッチングしてリッジを形成
し、エッチングで露呈した半導体基板上電流ブロック層
を形成する第四の工程と、を含むので、分離領域と変調
器部の導波路を一度に形成できるので、工程の簡単化を
行うことができる。
A first waveguide layer having an active layer and a second conductivity type semiconductor disposed on the first waveguide layer are formed on one main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type. A first cladding layer is disposed, and a second cladding layer of a predetermined conductivity type semiconductor having a diffraction grating embedded therein is provided between the first cladding layer or the semiconductor substrate and the first waveguide layer. A first step of preparing a laminated structure further provided, and a stripe shape on the surface of the first cladding layer, which extends in the laser waveguide direction, overlaps the diffraction grating, and has a partial length of the semiconductor substrate as a whole. The first dielectric film and a portion including an end portion which is opposed to each other via a stripe portion on the extension of the first dielectric film in the laser waveguide direction and which is close to the first dielectric film are other portions. A pair of narrower second dielectric films is formed, and these dielectric films are used as a mask to form a half. A second step of the body substrate is etched until exposing the first, the second dielectric film as a mask,
Forming a second waveguide layer having a semiconductor layer having a larger band gap energy than the active layer and a third cladding layer of the second conductivity type semiconductor by selective growth on the semiconductor substrate exposed by etching; Removing the first and second dielectric films, including the position of the second dielectric film on the surfaces of the second cladding layer and the third cladding layer, and further extending in the laser waveguide direction. Forming a striped third dielectric film, etching using the third dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed to form a ridge, and forming a current blocking layer on the semiconductor substrate exposed by the etching. And the waveguide of the modulator region can be formed at a time, so that the process can be simplified.

【0030】また、第一導電型の半導体基板の一主面上
に、レーザの導波方向に延在し半導体基板の長さの一部
を全長とするストライプ形状を介して互いに対向しレー
ザの導波方向の一端を含む一部が他部より幅が狭い形状
をした一対の第一の誘電体膜を形成し、この第一の誘電
体膜をマスクとして半導体基板よりもバンドギャップエ
ネルギーの小さな第一の半導体層を有する第一の導波路
層を選択成長により形成する第一の工程と、第一の誘電
体膜を除去し、一対の第一の誘電体膜に挟まれて形成さ
れた第一の導波路層の表面上の位置に、この第一の誘電
体膜の長さに対応するストライプ形状の第二の誘電体膜
を形成し、この第二の誘電体膜をマスクとして半導体基
板が露呈するまでエッチングする第二の工程と、第二の
誘電体膜をマスクとし、第一の半導体層よりもバンドギ
ャップエネルギーの小さい半導体の活性層を有する第二
の導波路層を、エッチングで露呈した半導体基板上に選
択成長により形成する第三の工程と、第二の誘電体膜を
除去し、第一,第二の導波路層の上に第二導電型半導体
の第一クラッド層および第二導電型半導体の光ガイド層
を順次形成し、光ガイド層をエッチングして活性層に対
向する回折格子を形成し、第二導電型半導体の第二のク
ラッド層で前記回折格子を埋設する第四の工程と、第二
のクラッド層の上に、第二の誘電体膜の幅以下の幅でレ
ーザの導波方向に延在し第一の半導体層と活性層を覆う
長さをしたストライプ状の第三の誘電体膜を形成し、こ
の第三の誘電体膜をマスクとして半導体基板が露呈する
までエッチングしてリッジを形成し、エッチングで露呈
した半導体基板上に電流ブロック層を形成する第五の工
程と、を含むので、分離領域と変調器部の導波路を一度
に形成できるので、工程の簡単化を行うことができる。
Further, on one principal surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type, they face each other via a stripe shape extending in the waveguide direction of the laser and extending over a part of the length of the semiconductor substrate. A part including one end in the waveguide direction forms a pair of first dielectric films having a shape narrower than the other part, and the band gap energy is smaller than that of the semiconductor substrate using the first dielectric film as a mask. A first step of forming a first waveguide layer having a first semiconductor layer by selective growth, and removing the first dielectric film, formed between a pair of first dielectric films. A second dielectric film having a stripe shape corresponding to the length of the first dielectric film is formed at a position on the surface of the first waveguide layer, and a semiconductor is formed using the second dielectric film as a mask. A second step of etching until the substrate is exposed, and a mask of the second dielectric film A third step of forming a second waveguide layer having a semiconductor active layer having a smaller bandgap energy than the first semiconductor layer by selective growth on the semiconductor substrate exposed by etching; and The dielectric film is removed, a first cladding layer of the second conductivity type semiconductor and a light guide layer of the second conductivity type semiconductor are sequentially formed on the first and second waveguide layers, and the light guide layer is etched. Forming a diffraction grating facing the active layer, and embedding the diffraction grating with a second cladding layer of a second conductivity type semiconductor; and a second dielectric layer on the second cladding layer. Forming a striped third dielectric film extending in the laser waveguide direction with a width equal to or less than the width of the film and covering the first semiconductor layer and the active layer; and forming the third dielectric film. Using the mask as a mask, etch until the semiconductor substrate is exposed to form a ridge. Because it includes a fifth step of forming a current blocking layer on a semiconductor substrate which is exposed by etching, and since the waveguide of the modulator section and the isolation region can be formed at one time, it is possible to simplify the process.

【0031】また、第一導電型の半導体基板の一主面上
に、レーザの導波方向に延在し半導体基板の長さの一部
を全長とした回折格子を介して、第一導電型半導体の第
一のクラッド層が配設された積層構造を準備する第一の
工程と、第一のクラッド層の表面上に、回折格子先端よ
りレーザの導波方向に延在するストライプ部分を介して
互いに対向し回折格子に近接する端部を含む一部が他部
より幅が狭い一対の第一の誘電体膜を形成し、この第一
の誘電体膜をマスクとして第一の半導体層よりもバンド
ギャップエネルギーの小さい半導体の活性層を有する第
一の導波路層を、エッチングで露呈した半導体基板上に
選択成長により形成する第二の工程と、第一の導波路層
の表面上に、一対の第一の誘電体膜に挟まれた位置にこ
の第一の誘電体膜の長さに対応するストライプ形状の第
二の誘電体膜を形成し、この第二の誘電体膜をマスクと
して第一のクラッド層が露呈するまでエッチングする第
二の工程と、第二の誘電体膜をマスクとし、第一の半導
体層よりもバンドギャップエネルギーの小さい半導体の
活性層を有する第二の導波路層を、半導体基板上に選択
成長により形成する第三の工程と、残存する誘電体膜を
除去し、第一,第二の導波路層上に第二のクラッド層を
形成する工程と、第二のクラッド層の上に、第二の誘電
体膜の幅以下の幅でレーザの導波方向に延在し第一の半
導体層と活性層を覆う長さをしたストライプ状の第三の
誘電体膜を形成し、この第三の誘電体膜をマスクとして
半導体基板が露呈するまでエッチングしてリッジを形成
し、エッチングで露呈した半導体基板上に電流ブロック
層を形成する第五の工程と、を含むので、基板側に回折
格子を備えた構成において、分離領域と変調器部の導波
路を一度に形成できるので、工程の簡単化を行うことが
できる。
Further, the first conductive type semiconductor substrate is provided on one principal surface of the first conductive type semiconductor substrate via a diffraction grating extending in the laser waveguide direction and having a part of the length of the semiconductor substrate as a whole. A first step of preparing a laminated structure in which a first cladding layer of a semiconductor is provided, and on a surface of the first cladding layer, via a stripe portion extending from the tip of the diffraction grating in the laser waveguide direction. A part including the end part which is opposed to each other and is close to the diffraction grating forms a pair of first dielectric films which are narrower than the other part, and the first dielectric film is used as a mask to form a pair of first dielectric films. A second step of forming a first waveguide layer having a semiconductor active layer having a small band gap energy by selective growth on a semiconductor substrate exposed by etching, and on the surface of the first waveguide layer, This first dielectric film is located between the pair of first dielectric films. A second step of forming a second dielectric film in a stripe shape corresponding to the length, etching using the second dielectric film as a mask until the first clad layer is exposed, A third step of forming a second waveguide layer having a semiconductor active layer having a band gap energy smaller than that of the first semiconductor layer using the film as a mask on the semiconductor substrate by selective growth; Removing the film and forming a second cladding layer on the first and second waveguide layers; and forming a laser on the second cladding layer with a width equal to or less than the width of the second dielectric film. A stripe-shaped third dielectric film extending in the waveguide direction and having a length covering the first semiconductor layer and the active layer is formed, and the third dielectric film is used as a mask until the semiconductor substrate is exposed. Etching to form a ridge and exposing the semiconductor substrate And a fifth step of forming a current block layer thereon, so that in a configuration having a diffraction grating on the substrate side, the separation region and the waveguide of the modulator section can be formed at once, thereby simplifying the steps. It can be carried out.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】実施の形態1 図1はこの発明の一つの実施の形態に係る変調器付半導
体レーザの一部破断斜視図である。図2は図1のII−
II断面の断面図である。ここでは一例として幹線通信
用として使用される10Gb/sの変調器付半導体レーザに
ついて説明する。この変調器付半導体レーザは電界吸収
型外部変調器と単一波長レーザとを集積した複合光デバ
イスである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a semiconductor laser with a modulator according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 shows II- of FIG.
It is sectional drawing of II cross section. Here, a semiconductor laser with a modulator of 10 Gb / s used for trunk communication will be described as an example. This semiconductor laser with a modulator is a composite optical device in which an electroabsorption external modulator and a single-wavelength laser are integrated.

【0033】図1及び図2において、10は変調器付レ
ーザ、A部は変調器部、B部は分離部、 C部はレーザ
部である。図1及び図2において、12はn−InPの
基板、14は基板12の一端のC部に配設されたストラ
イプ状をしたn−InGaAsPのレーザn側光閉込層
である。なおこのn−InGaAsPを含めて以下の材
料表記においてInGaAsPと記載しているのは所定
の組成比を有するInGaAsP系材料を意味するもの
とする。
1 and 2, reference numeral 10 denotes a laser with a modulator, part A denotes a modulator part, part B denotes a separation part, and part C denotes a laser part. 1 and 2, reference numeral 12 denotes an n-InP substrate, and reference numeral 14 denotes a stripe-shaped n-InGaAsP laser n-side optical confinement layer disposed at a portion C at one end of the substrate 12. In the following description of materials including n-InGaAsP, the description of InGaAsP means an InGaAsP-based material having a predetermined composition ratio.

【0034】16はレーザn側光閉込層14の上に積層
されたInGaAsP−MQWの活性層、18は活性層
16の上に積層されたp−InGaAsPのレーザp側
光閉込層で、レーザn側光閉込層14と活性層16とレ
ーザp側光閉込層18はリッジ状に積層されて、第1の
導波路としてのレーザ導波路20を構成している。
Reference numeral 16 denotes an active layer of InGaAsP-MQW laminated on the laser n-side optical confinement layer 14, 18 denotes a laser p-side optical confinement layer of p-InGaAsP laminated on the active layer 16, The laser n-side optical confinement layer 14, the active layer 16, and the laser p-side optical confinement layer 18 are stacked in a ridge shape to form a laser waveguide 20 as a first waveguide.

【0035】22cはp−InPの第1クラッド層で、
レーザ導波路20上に配設されている。24はp−In
GaAsPの回折格子で、活性層16に対向して第1ク
ラッド層22cに埋設されている。26はp−InPの
第2クラッド層で変調器部A、分離部B、レーザ部Cの
全面を覆って第1クラッド層22(22a,22bおよ
び22c)上に配設されている。28はp+− InGa
Asのコンタクト層で、分離部Bを除く変調器部A及び
レーザ部Cの第2クラッド層26上に配設されている。
22c is a first cladding layer of p-InP,
It is arranged on the laser waveguide 20. 24 is p-In
A GaAsP diffraction grating is buried in the first cladding layer 22c so as to face the active layer 16. Reference numeral 26 denotes a second cladding layer of p-InP, which is disposed on the first cladding layer 22 (22a, 22b and 22c) so as to cover the entire surface of the modulator section A, the separation section B and the laser section C. 28 is p + -InGa
The contact layer of As is provided on the second cladding layer 26 of the modulator section A and the laser section C excluding the separation section B.

【0036】30は分離部Bの基板12上に配設された
n−InGaAsPの分離部n側光閉込層で、32は分
離部n側光閉込層30上に配設された光導波層で、活性
層16よりもバンドギャップエネルギーの大きな材料で
構成されたInGaAsPのバルク構造をしている。バ
ルク構造としては、再結晶成長によるバルク結晶構造で
もよいし、InGaAsP−MQWにイオン注入を行っ
て混晶化したいわゆるバルクライクな構造でもよい。3
4は光導波層32の上に配設されたp−InGaAsP
の分離部p側光閉込層である。22bは分離部p側光閉
込層34上に配設された第1クラッド層である。
Numeral 30 denotes an n-InGaAsP separating portion n-side optical confinement layer provided on the substrate 12 of the separating portion B, and 32 denotes an optical waveguide disposed on the separating portion n-side optical confinement layer 30. Each of the layers has a bulk structure of InGaAsP made of a material having a larger band gap energy than that of the active layer 16. The bulk structure may be a bulk crystal structure formed by recrystallization growth or a so-called bulk-like structure in which InGaAsP-MQW is mixed and crystallized by performing ion implantation. 3
4 is a p-InGaAsP disposed on the optical waveguide layer 32
Is a light confinement layer on the p-side of the separation part. Reference numeral 22b denotes a first cladding layer provided on the light confinement layer 34 on the separation portion p side.

【0037】分離部n側光閉込層30、光導波層32お
よび分離部p側光閉込層34はリッジ状に積層され第2
の導波路としての分離部導波路36を形成し、レーザ導
波路20の光出射方向の延長上に接続されている。分離
部n側光閉込層30、光導波層32、および分離部p側
光閉込層34が再成長によって形成される場合には再成
長界面である接合面を介して活性層16を含むレーザ導
波路20と光導波層32を含む分離部導波路36が接続
されるが、光導波層32と光吸収層40がMQW構造で
活性層16と同時に形成され混晶化によるバルク構造と
した場合には再成長界面である接合面は存在しない。
The separation portion n-side light confinement layer 30, the optical waveguide layer 32, and the separation portion p-side light confinement layer 34 are stacked in a ridge shape to form the second
Is formed, and is connected to the laser waveguide 20 so as to extend in the light emission direction. When the separation portion n-side optical confinement layer 30, the optical waveguide layer 32, and the separation portion p-side optical confinement layer 34 are formed by regrowth, the active layer 16 is included via a bonding surface that is a regrowth interface. The laser waveguide 20 and the separation waveguide 36 including the optical waveguide layer 32 are connected, but the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40 are formed simultaneously with the active layer 16 in the MQW structure to form a bulk structure by mixed crystal formation. In this case, there is no bonding surface which is a regrowth interface.

【0038】38は変調器部Aの基板12上に配設され
たn−InGaAsPの変調器部n側光閉込層、40は
変調器部n側光閉込層38上に配設された光吸収層、4
2は光吸収層40の上に配設されたp−InGaAsP
の変調器部p側光閉込層である。光吸収層40は活性層
16よりもバンドギャップエネルギーが大きくかつ分離
部Bの光導波層32よりもバンドギャップエネルギーが
小さい材料のInGaAsPで構成されたバルク構造を
している。
Numeral 38 denotes an n-InGaAsP modulator section n-side optical confinement layer disposed on the substrate 12 of the modulator section A, and 40 denotes a modulator section disposed on the n-side optical confinement layer 38. Light absorbing layer, 4
2 is a p-InGaAsP disposed on the light absorption layer 40
Modulator side p-side light confinement layer. The light absorbing layer 40 has a bulk structure made of InGaAsP, which is a material having a larger band gap energy than the active layer 16 and a smaller band gap energy than the optical waveguide layer 32 of the separation part B.

【0039】バルク構造としては、再結晶成長によるバ
ルク結晶構造 でもよいし、InGaAsP−MQWに
イオン注入を行って混晶化したいわゆるバルクライクな
構造でもよい。22aは変調器部p側光閉込層34上に
配設されたp−InPの第1クラッド層である。
The bulk structure may be a bulk crystal structure formed by recrystallization growth or a so-called bulk-like structure in which InGaAsP-MQW is mixed and crystallized by ion implantation. Reference numeral 22a denotes a first cladding layer of p-InP disposed on the modulator side p-side optical confinement layer 34.

【0040】変調器部n側光閉込層38、光吸収層40
および変調器部p側光閉込層42はリッジ状に積層され
第3の導波路としての変調器部導波路44を形成し、レ
ーザ導波路20の光出射方向の延長上に接続されてい
る。変調器部n側光閉込層38、光吸収層40および変
調器部p側光閉込層42が再成長によって形成される場
合には再成長界面である接合面を介して変調器部導波路
44が分離部導波路36と接続されるが、MQWの混晶
化によるバルク構造とした場合には再成長界面である接
合面は存在しない。
Modulator section n-side light confinement layer 38, light absorption layer 40
The modulator section p-side optical confinement layer 42 is laminated in a ridge shape to form a modulator section waveguide 44 as a third waveguide, and is connected to the laser waveguide 20 in the extension of the light emitting direction. . When the modulator portion n-side light confinement layer 38, the light absorption layer 40, and the modulator portion p-side light confinement layer 42 are formed by regrowth, the modulator portion is guided through a bonding surface which is a regrowth interface. The waveguide 44 is connected to the separation part waveguide 36. However, when the bulk structure is formed by the mixed crystal of MQW, there is no bonding surface which is a regrowth interface.

【0041】46はFeドープInPの第1埋込層、4
8は第1埋込層46上に配設されたn−InPのホール
トラップ層、50はホールトラップ層48上に配設され
たFeドープInPの第2埋込層で、第1埋込層46、
ホールトラップ層48および第2埋込層50は出射端面
側では窓構造52を構成している。
46 is a first buried layer of Fe-doped InP, 4
Reference numeral 8 denotes an n-InP hole trapping layer provided on the first burying layer 46, 50 denotes a second burying layer of Fe-doped InP provided on the hole trapping layer 48, and 46,
The hole trap layer 48 and the second buried layer 50 constitute a window structure 52 on the emission end face side.

【0042】また、第1埋込層46、ホールトラップ層
48および第2埋込層50は、レーザ導波路20、分離
部導波路36及び変調器部導波路44及びこれら導波上
に配設された第1クラッド層22で形成されたリッジの
両側面にも埋込形成されており、これら第1埋込層4
6、ホールトラップ層48および第2埋込層50は電流
ブロック層54を構成している。
The first buried layer 46, the hole trap layer 48, and the second buried layer 50 are provided on the laser waveguide 20, the separation section waveguide 36, the modulator section waveguide 44, and these waveguides. The buried first cladding layer 22 is also buried on both side surfaces of the ridge.
6. The hole trap layer 48 and the second buried layer 50 constitute a current blocking layer 54.

【0043】56はSiO2の絶縁膜で、必要な箇所に
開口部を設けて、コンタクト層28の全面に形成され
る。58はレーザ部Cと変調器部Aとを分離する分離溝
でこの部分はコンタクト層28を除去し第2クラッド層
26に堀込まれている。60はTi/Auの表面蒸着電
極で、絶縁膜56の開口部に形成される。62は第1の
電極としてのAuメッキ層のp側レーザ電極、64は第
2の電極としてのAuメッキ層のp側変調器電極、66
はAuGe/Ni/Ti/Pt/Ti/Pt/Auの層
序に基板裏面上に積層された蒸着電極、68第3の電極
としてのAuメッキ層の共通電極である。また70の矢
印はレーザ光の出射方向である。
Reference numeral 56 denotes an SiO2 insulating film which is formed on the entire surface of the contact layer 28, with openings provided at necessary places. Reference numeral 58 denotes a separation groove for separating the laser section C and the modulator section A, and this section is dug into the second cladding layer 26 by removing the contact layer 28. Reference numeral 60 denotes a Ti / Au surface-deposited electrode formed at the opening of the insulating film 56. 62 is a p-side laser electrode of an Au plating layer as a first electrode, 64 is a p-side modulator electrode of an Au plating layer as a second electrode, 66
Reference numeral 68 denotes a deposition electrode laminated on the back surface of the substrate in a layer sequence of AuGe / Ni / Ti / Pt / Ti / Pt / Au, and a common electrode of an Au plating layer 68 as a third electrode. The arrow 70 indicates the emission direction of the laser beam.

【0044】図3はInGaAsP−MQWの活性層1
6の断面図である。16aは井戸層で3〜4nmで層数
は7〜13層である。この井戸層16aの間にバリア層
16bが形成されている。バリア層16bの層厚みは1
0nm程度である。井戸層16aとバリア層16bはと
もにアンドープInGaAsPで形成され、井戸層16
aはバリア層16bよりもバンドギャップの小さいIn
GaAsPで構成されている。
FIG. 3 shows an active layer 1 of InGaAsP-MQW.
6 is a sectional view of FIG. Reference numeral 16a is a well layer having a thickness of 3 to 4 nm and a number of layers of 7 to 13 layers. A barrier layer 16b is formed between the well layers 16a. The layer thickness of the barrier layer 16b is 1
It is about 0 nm. The well layer 16a and the barrier layer 16b are both formed of undoped InGaAsP.
a is In having a smaller band gap than the barrier layer 16b.
It is made of GaAsP.

【0045】この発明に係る変調器付レーザは以下のよ
うに製造される。図4、図5、図7、図8、図9及び図
10はこの発明に係る変調器付レーザの製造工程を示す
素子の断面図である。図6は一部工程の素子の斜視図で
ある。まず図4において、n−InPの基板12上にM
OCVD法により、レーザn側光閉込層14としてのn
−InGaAsP層、活性層16としてのInGaAs
P−MQW層、レーザp側光閉込層18としてのp−I
nGaAsP層、第1クラッド層22cの一部としての
p−InP層及び回折格子24を形成するためのp−I
nGaAsP層を順次積層する。この工程の結果が図4
(a)である。
The laser with modulator according to the present invention is manufactured as follows. FIGS. 4, 5, 7, 8, 9 and 10 are cross-sectional views of an element showing a manufacturing process of the laser with modulator according to the present invention. FIG. 6 is a perspective view of an element in a partial process. First, referring to FIG. 4, M-InP
By the OCVD method, n as the laser n-side optical confinement layer 14
-InGaAsP layer, InGaAs as active layer 16
P-I as a P-MQW layer and a laser p-side optical confinement layer 18
nGaAsP layer, p-InP layer as a part of the first cladding layer 22c, and pI for forming the diffraction grating 24
An nGaAsP layer is sequentially stacked. The result of this step is shown in FIG.
(A).

【0046】次いで、回折格子24を形成するためにp
−InGaAsP層を干渉露光法を用いて、格子状にエ
ッチングし、回折格子24を形成する。この後回折格子
24を埋込ために、全面に第1クラッド層22cとして
のp−InP層を成長させる。この工程の結果が図4
(b)である。この第1クラッド層22としてのp−I
nP層の上にSiO2またはSiNなどの誘電体膜を形
成し、回折格子24と重なり、レーザ導波路20を形成
するためのストライプ状の誘電体膜72が残るように誘
電体膜をエッチングし、このストライプ状の誘電体膜7
2をマスクとして、分離部B及び変調器部Aを含む領域
の積層を基板12が露呈するまでエッチングする。この
工程の結果が図5(a)である。また図6は図5(a)
に示された素子の斜視図である。
Next, in order to form the diffraction grating 24, p
-The InGaAsP layer is etched into a lattice shape by using the interference exposure method to form the diffraction grating 24. Thereafter, to embed the diffraction grating 24, a p-InP layer as the first cladding layer 22c is grown on the entire surface. The result of this step is shown in FIG.
(B). P-I as the first cladding layer 22
A dielectric film such as SiO2 or SiN is formed on the nP layer, and the dielectric film is etched so as to overlap the diffraction grating 24 and leave a stripe-shaped dielectric film 72 for forming the laser waveguide 20. This striped dielectric film 7
Using the mask 2 as a mask, the lamination in the region including the separation section B and the modulator section A is etched until the substrate 12 is exposed. FIG. 5A shows the result of this step. FIG. 6 shows FIG.
3 is a perspective view of the element shown in FIG.

【0047】次にストライプ状の誘電体膜72を残した
まま、エッチング除去によって露呈した基板12上に、
MOCVD法により、分離部n側光閉込層30として
のn−InGaAsP層、光導波層32としてのアンド
ープInGaAsP層、分離部p側光閉込層34として
のp−InGaAsP層及び第1クラッド層22bとし
てのp−InP層を順次積層する。この光導波層32と
してのInGaAsP層は活性層16よりもバンドギャ
ップエネルギーの大きくなるように形成されたバルク結
晶構造である。この工程の結果が図5(b)である。
Next, while leaving the striped dielectric film 72, the substrate 12 exposed by etching is
By MOCVD, an n-InGaAsP layer as an isolation part n-side optical confinement layer 30, an undoped InGaAsP layer as an optical waveguide layer 32, a p-InGaAsP layer as an isolation part p-side optical confinement layer 34, and a first cladding layer A p-InP layer as 22b is sequentially stacked. The InGaAsP layer serving as the optical waveguide layer 32 has a bulk crystal structure formed to have a band gap energy larger than that of the active layer 16. FIG. 5B shows the result of this step.

【0048】次にストライプ状の誘電体膜72をマスク
を除去し、改めて第1クラッド層22b及び22cとし
てのp−InP層の上にSiO2またはSiNなどの誘
電体膜を形成し、レーザ導波路20と分離部導波路36
を形成するために、回折格子24と重なりつつ更に出射
端面側に延長したストライプ状の誘電体膜74を形成
し、この誘電体膜74をマスクとして、変調器部Aを含
む領域の積層を基板12が露呈するまでエッチングす
る。この工程の結果が図7(a)である。
Next, the striped dielectric film 72 is removed from the mask, and a dielectric film such as SiO 2 or SiN is formed on the p-InP layers as the first cladding layers 22b and 22c. 20 and separation part waveguide 36
Is formed, a dielectric film 74 in the form of a stripe is formed, which overlaps the diffraction grating 24 and extends further toward the emission end face, and the dielectric film 74 is used as a mask to laminate the region including the modulator section A to the substrate. Etch until 12 is exposed. FIG. 7A shows the result of this step.

【0049】次にストライプ状の誘電体膜74を残した
まま、エッチング除去によって露呈した基板12上に、
MOCVD法により、変調器部n側光閉込層38とし
てのn−InGaAsP層、光吸収層40としてのアン
ドープInGaAsP層、変調器部p側光閉込層42と
してのp−InGaAsP層及び第1クラッド層22a
としてのp−InP層を順次積層する。光吸収層40
は、活性層16よりもバンドギャップエネルギーが大き
くかつ分離部Bの光導波層32よりもバンドギャップエ
ネルギーが小さい材料で構成されたバルク結晶構造であ
る。この工程の結果が図7(b)である。
Next, while leaving the dielectric film 74 in the form of stripes, the substrate 12 exposed by etching is
By the MOCVD method, an n-InGaAsP layer as a modulator part n-side light confinement layer 38, an undoped InGaAsP layer as a light absorption layer 40, a p-InGaAsP layer as a modulator part p-side light confinement layer 42, and a first Cladding layer 22a
Are sequentially laminated. Light absorbing layer 40
Is a bulk crystal structure made of a material having a larger band gap energy than the active layer 16 and a smaller band gap energy than the optical waveguide layer 32 of the separation part B. FIG. 7B shows the result of this step.

【0050】次に図8において、誘電体膜74を除去
し、第1クラッド層22(22a、22b及び22c)
のp−InP層の上に改めてSiO2またはSiNなど
の誘電体膜を形成し、活性層16を含むレーザ導波路2
0、光導波層32を含む分離部導波路36及び光吸収層
40を含む変調器部導波路44を形成するためのストラ
イプ状の誘電体膜76を形成し(図8(a))、この誘
電体膜76をマスクとして、基板12が露呈するまで、
Hbrを用いたウエットエッチングを行い導波路として
のリッジ形成を行う。このとき出射端面における窓構造
を形成するときには、導波路の両側面のみならず出射端
面近傍も基板12が露呈するまでエッチングする。この
工程の結果が図8(b)である。図8(b)は図8
(a)のVIIIB−VIIIB断面の位置における素
子の断面図である。
Next, in FIG. 8, the dielectric film 74 is removed, and the first cladding layer 22 (22a, 22b and 22c) is removed.
A dielectric film such as SiO2 or SiN is formed again on the p-InP layer of FIG.
0, a striped dielectric film 76 for forming the separation section waveguide 36 including the optical waveguide layer 32 and the modulator section waveguide 44 including the light absorption layer 40 is formed (FIG. 8A). Using the dielectric film 76 as a mask, until the substrate 12 is exposed.
Ridge formation as a waveguide is performed by performing wet etching using Hbr. At this time, when forming the window structure on the emission end face, etching is performed not only on both side faces of the waveguide but also near the emission end face until the substrate 12 is exposed. FIG. 8B shows the result of this step. FIG. 8B shows FIG.
It is a sectional view of an element in a position of a VIIIB-VIIIB section of (a).

【0051】次に誘電体膜76をマスクとして残したま
ま、第1埋込層46としてのFeドープInP層、ホー
ルトラップ層48としてのn−InP層および第2埋込
層50としてのFeドープInPをMOCVD法により
順次積層する。この工程の結果が図9(a)である。図
9(a)は図8(a)のVIIIB−VIIIB断面の
位置における素子の断面図である
Next, with the dielectric film 76 left as a mask, an Fe-doped InP layer as the first buried layer 46, an n-InP layer as the hole trap layer 48, and an Fe-doped InP layer as the second buried layer 50 InP is sequentially laminated by MOCVD. FIG. 9A shows the result of this step. FIG. 9A is a cross-sectional view of the element at the position of the VIIIB-VIIIB cross section in FIG.

【0052】次に、第1クラッド層22及び第2埋込層
50の表面上全面に第2クラッド層26としてのp−
InP層及びコンタクト層28としてのp+−InGa
As層を順次MOCVD法により結晶成長する。この工
程の結果が図9(b)である。次に、分離部Bに対応す
るコンタクト層28と第2クラッド層26の一部をエッ
チング除去し、分離溝58を形成する。このときコンタ
クト層28であるp+−InGaAs層のエッチングに
は酒石酸溶液を、第2クラッド層26のp−InP層の
エッチングには塩酸を用いる。この工程の結果が図10
である。
Next, the p-type as the second cladding layer 26 is formed on the entire surface of the first cladding layer 22 and the second burying layer 50.
P + -InGa as InP layer and contact layer 28
Crystal growth of the As layer is sequentially performed by the MOCVD method. FIG. 9B shows the result of this step. Next, a part of the contact layer 28 and the second cladding layer 26 corresponding to the separation part B is removed by etching to form a separation groove 58. At this time, a tartaric acid solution is used for etching the p + -InGaAs layer serving as the contact layer 28, and hydrochloric acid is used for etching the p-InP layer of the second cladding layer 26. The result of this step is shown in FIG.
It is.

【0053】この後、分離溝58の表面を含め、全面に
SiO2などの絶縁膜56をスパッタにより形成した
後、電極コンタクト部分に開口を設けて絶縁膜56を除
去し、電極部分に表面蒸着電極60としてのTi/Au
膜を蒸着で形成し、この上にAuメッキ層を形成し、
p側レーザ電極62およびp側変調器電極64を形成す
る。素子の裏面側は、基板の裏面を素子の基板厚が10
0μm程度になるまで研削し、AuGe/Ni/Ti/
Pt/Ti/Pt/Auの層序に基板裏面上に蒸着電極
66を積層し、この上にAuメッキ層を形成し、共通電
極68を形成し、変調器付半導体レーザ10が完成す
る。
Thereafter, an insulating film 56 such as SiO 2 is formed on the entire surface including the surface of the separation groove 58 by sputtering, an opening is provided in an electrode contact portion, the insulating film 56 is removed, and a surface deposition electrode is formed on the electrode portion. Ti / Au as 60
A film is formed by vapor deposition, and an Au plating layer is formed thereon,
A p-side laser electrode 62 and a p-side modulator electrode 64 are formed. On the back side of the device, the back surface of the substrate is
Grind to about 0 μm, AuGe / Ni / Ti /
A deposition electrode 66 is laminated on the back surface of the substrate in a layer sequence of Pt / Ti / Pt / Au, an Au plating layer is formed thereon, and a common electrode 68 is formed, thereby completing the semiconductor laser 10 with a modulator.

【0054】以上の製造方法では、分離部導波路36の
形成と変調器部導波路44の形成に際し、バットジョイ
ント法を用いてバルク結晶成長を行う場合について説明
したが、2回のバットジョイント法を適用し、光導波路
層32と光吸収層40をともにMQWの構成として形成
してもよい。このようなバットジョイント法は、レーザ
部C、分離部B、変調器部Aそれぞれで異なる材料や層
構造で形成できるので、設計の自由度が高く、レーザ部
C、分離部B、変調器部Aそれぞれに適した屈折率やバ
ンドギャップエネルギーを備えた構造に形成できもので
ある。
In the above manufacturing method, the case where the bulk crystal growth is performed by using the butt joint method in forming the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 44 has been described. And the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40 may both be formed as MQW structures. In such a butt joint method, since the laser section C, the separation section B, and the modulator section A can be formed of different materials and layer structures, the degree of design freedom is high, and the laser section C, the separation section B, and the modulator section A can be formed into a structure having a refractive index and a band gap energy suitable for each of A.

【0055】また図5(a)で示された工程の後に、次
にストライプ状の誘電体膜72を残したまま、基板12
上に、 MOCVD法により、光導波層32を形成する
ときInGaAsP−MQWを形成し、分離部Bの光導
波層32と変調器部Aの光吸収層40をイオン注入によ
る混晶化の程度を変えることにより、光吸収層40のバ
ンドギャップエネルギーよりも光導波層32のバンドギ
ャップエネルギーを大きくするようにして形成してもよ
い。図11はイオン注入を示す工程の素子の断面図であ
る。ここで矢印の長さはドーズ量の大きさを示す。
After the step shown in FIG. 5A, the substrate 12 is then removed while leaving the dielectric film 72 in the form of stripes.
Above, when the optical waveguide layer 32 is formed by MOCVD, InGaAsP-MQW is formed, and the optical waveguide layer 32 of the separation part B and the light absorption layer 40 of the modulator part A are mixed with each other by a degree of mixed crystal formation by ion implantation. By changing, the band gap energy of the optical waveguide layer 32 may be made larger than the band gap energy of the light absorption layer 40. FIG. 11 is a cross-sectional view of the element in a step showing ion implantation. Here, the length of the arrow indicates the magnitude of the dose.

【0056】図11において、78はイオン注入により
混晶化されたMQW構造の光導波層、80はイオン注入
により混晶化されたMQW構造の光吸収層である。この
場合には活性層16と光導波層78がバットジョイント
によって接続されるとともに光導波層78と光吸収層8
0とがいわゆるバルクライクな構造になる。イオン種と
してはInGaAsP−MQWに対してはSi,Zn,
Gaなどが使用可能で、InGaAlAs−MQWの場
合にはSi,Zn,Ga,Alなどが使用可能である。
In FIG. 11, reference numeral 78 denotes an optical waveguide layer having an MQW structure mixed by ion implantation, and reference numeral 80 denotes a light absorption layer having an MQW structure mixed by ion implantation. In this case, the active layer 16 and the optical waveguide layer 78 are connected by a butt joint, and the optical waveguide layer 78 and the optical absorption layer 8 are connected.
0 becomes a so-called bulk-like structure. The ion species are Si, Zn, and InGaAsP-MQW.
Ga or the like can be used. In the case of InGaAlAs-MQW, Si, Zn, Ga, Al or the like can be used.

【0057】図12はイオン注入による混晶化の程度を
変えることにより形成された素子の断面図である。分離
部Bの光導波層78と変調器部Aの光吸収層80が相違
する他は図2の構成と同じである。また、図4(a)ま
たは図4(b)のMQWの活性層16を形成した後、分
離部Bの光導波層32と変調器部Aの光吸収層40をイ
オン注入による混晶化の程度を変えることにより、光吸
収層40のバンドギャップエネルギーよりも光導波層3
2のバンドギャップエネルギーを大きくするようにして
形成してもよい。この場合はバットジョイントを含まな
いことになる。
FIG. 12 is a cross-sectional view of an element formed by changing the degree of mixed crystal formation by ion implantation. The configuration is the same as that of FIG. 2 except that the optical waveguide layer 78 of the separation section B and the light absorption layer 80 of the modulator section A are different. Further, after forming the MQW active layer 16 of FIG. 4A or FIG. 4B, the optical waveguide layer 32 of the separation part B and the light absorption layer 40 of the modulator part A are mixed crystallized by ion implantation. By changing the degree, the bandgap energy of the light absorbing layer 40 can be larger than that of the light guiding layer 3.
2 may be formed so as to increase the band gap energy. In this case, the butt joint is not included.

【0058】次にこの発明に係る変調器付半導体レーザ
の動作について説明する。レーザ電極62と共通電極6
8との間に順バイアス電圧を印加し活性層16に電流を
注入し、レーザ部Cで発光させたレーザ光を分離部導波
路36を介して変調器部導波路44に導く。このとき、
変調器電極64と共通電極68との間で逆バイアス電圧
の変調信号を印加し、変調信号に対応する電界を光吸収
層40に印加することにより、高速に変調されたレーザ
光70を射出するものである。このとき光吸収層40は
バルク結晶構造、又は混晶化されたバルク構造であるの
で、変調原理は量子閉じ込めシュタルク効果ではなく、
フランツケルディシュ効果となる。
Next, the operation of the semiconductor laser with modulator according to the present invention will be described. Laser electrode 62 and common electrode 6
8, a current is injected into the active layer 16 by applying a forward bias voltage, and the laser light emitted by the laser section C is guided to the modulator section waveguide 44 via the separation section waveguide 36. At this time,
A modulation signal of a reverse bias voltage is applied between the modulator electrode 64 and the common electrode 68, and an electric field corresponding to the modulation signal is applied to the light absorption layer 40, thereby emitting the laser light 70 modulated at high speed. Things. At this time, since the light absorption layer 40 has a bulk crystal structure or a mixed crystal bulk structure, the modulation principle is not the quantum confined Stark effect,
Franz Keldish effect.

【0059】フランツケルディシュ効果では電界による
吸収係数の変化が小さく、かつ吸収係数の変化による屈
折率の変化が少ない。従ってバルク型の変調器を使うこ
とにより、屈折率変化による波長変動を小さくでき長距
離伝送に有利である。
In the Franz-Keldysh effect, the change in the absorption coefficient due to the electric field is small, and the change in the refractive index due to the change in the absorption coefficient is small. Therefore, by using a bulk type modulator, wavelength fluctuation due to a change in refractive index can be reduced, which is advantageous for long-distance transmission.

【0060】また分離部の光導波層32をバルク結晶構
造または混晶化されたバルクライクであるバルク構造に
することにより、フランツケルディシュ効果では電界に
よる吸収係数の変化が小さいので、分離部Bの光導波層
32において漏れ電界が印加されたとしても、光吸収量
の変化を小さくすることができる。特に分離部の光導波
層32では低周波(数Ghz)のみに応答するので、光
吸収量が変化すると周波数特性が平坦にならないが、光
導波層32をバルク構造とすることにより周波数特性の
劣化を低減できる。
Further, since the optical waveguide layer 32 of the separation portion has a bulk crystal structure or a bulk structure which is a mixed crystal-like bulk, the change in the absorption coefficient due to the electric field is small in the Franz-Keldysh effect. Even if a leakage electric field is applied to the optical waveguide layer 32, the change in the amount of light absorption can be reduced. In particular, since the optical waveguide layer 32 of the separation portion responds only to a low frequency (several Ghz), the frequency characteristic does not become flat when the amount of light absorption changes, but the frequency characteristic is deteriorated by forming the optical waveguide layer 32 into a bulk structure. Can be reduced.

【0061】さらに、光導波層32及び光吸収層40を
バットジョイント法による再結晶によるバルク結晶構造
とすることにより、非発光結合中心が少ないために光の
吸収が少ない変調器付半導体レーザを構成することがで
きる。以上に説明した構成では、回折格子はp−InP
層に設けた構成であったが、回折格子は、基板側に設け
てもよい。
Further, by forming the optical waveguide layer 32 and the light absorbing layer 40 into a bulk crystal structure by recrystallization by the butt joint method, a semiconductor laser with a modulator having a small light absorption due to a small number of non-emitting coupling centers is formed. can do. In the configuration described above, the diffraction grating is p-InP
Although the configuration is provided in the layer, the diffraction grating may be provided on the substrate side.

【0062】図13はこの実施の形態1の変形例の一例
を示す断面図である。図13において、回折格子24が
n−InPの第3クラッド層82に埋め込まれ、この第
3クラッド層82が、レーザn側光閉込層14、分離部
n側光閉込層30及び変調器部n側光閉込層38と基板
12との間に配設されている。図14はこの実施の形態
1の他の変形例を示す断面図である。図14において
は、回折格子24が基板12に埋め込まれて形成され、
この上にn−InPの第3クラッド層82が配設され、
この第3クラッド層82を介してレーザn側光閉込層1
4、分離部n側光閉込層30及び変調器部n側光閉込層
38が配設されている。
FIG. 13 is a sectional view showing an example of a modification of the first embodiment. In FIG. 13, the diffraction grating 24 is embedded in a third cladding layer 82 of n-InP, and the third cladding layer 82 is formed by the laser n-side optical confinement layer 14, the separation unit n-side optical confinement layer 30, and the modulator. It is disposed between the portion n-side light confinement layer 38 and the substrate 12. FIG. 14 is a sectional view showing another modification of the first embodiment. In FIG. 14, the diffraction grating 24 is formed by being embedded in the substrate 12,
A third cladding layer 82 of n-InP is provided thereon,
The laser n-side optical confinement layer 1 is interposed via the third cladding layer 82.
4. The separation part n-side light confinement layer 30 and the modulator part n-side light confinement layer 38 are provided.

【0063】実施の形態2 この実施の形態2は、分離部導波路36及び変調器部導
波路44を同時にバットジョイント法により再結晶成長
で形成するに際して、活性層16のバンドギャップエネ
ルギーより光吸収層40のバンドギャップエネルギーを
大きくし、光吸収層40よりも光導波層32のバンドギ
ャップエネルギーをさらに大きくするために選択成長に
よって光導波層32を含む分離部導波路36と光吸収層
40を含む変調器部導波路44の層の厚みを変えたもの
である。
Embodiment 2 In this embodiment 2, when the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 44 are simultaneously formed by recrystallization growth using a butt joint method, light is absorbed by the band gap energy of the active layer 16. In order to increase the band gap energy of the layer 40 and further increase the band gap energy of the optical waveguide layer 32 compared to the light absorption layer 40, the separation waveguide 36 including the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40 are selectively grown. The thickness of the layer of the modulator section waveguide 44 is changed.

【0064】実施例1 図15はこの実施の形態2に係る実施例1の変調器付半
導体レーザの断面図である。図15において、90は変
調器付半導体レーザである。図2と同じ符号は同じ部分
又は相当する部分を示している。変調器付半導体レーザ
90においては、分離部導波路36と変調器部導波路4
4の、分離部n側光閉込層30と変調器部n側光閉込層
38、光導波層32と光吸収層40、及び分離部p側光
閉込層34と変調器部p側光閉込層42がそれぞれ同時
に選択成長で形成されたバルク結晶構造を成している。
Example 1 FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor laser with a modulator of Example 1 according to the second embodiment. In FIG. 15, reference numeral 90 denotes a semiconductor laser with a modulator. 2 denote the same or corresponding parts. In the semiconductor laser 90 with a modulator, the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 4
4, the separation part n-side light confinement layer 30 and the modulator part n-side light confinement layer 38, the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40, and the separation part p-side light confinement layer 34 and the modulator part p side Each of the optical confinement layers 42 has a bulk crystal structure formed simultaneously by selective growth.

【0065】分離部導波路36の各層の厚みはレーザ導
波路20の側で薄く、変調器部導波路44の側で厚くな
っている。分離部導波路36とレーザ導波路20とは再
結晶界面の接合面を介して各層の厚みがそれぞれ同じに
なるように接続している。次にこの実施の形態2に係る
変調器付半導体レーザ90の製造方法を説明する。図1
6、図18は各工程を示す素子の断面図、図17は一工
程を示す素子の斜視図である。
The thickness of each layer of the separation section waveguide 36 is thinner on the side of the laser waveguide 20 and thicker on the side of the modulator section waveguide 44. The separation section waveguide 36 and the laser waveguide 20 are connected to each other so that the thicknesses of the respective layers are the same via the bonding surface of the recrystallization interface. Next, a method of manufacturing the semiconductor laser with modulator 90 according to the second embodiment will be described. FIG.
6, FIG. 18 is a cross-sectional view of the element showing each step, and FIG. 17 is a perspective view of the element showing one step.

【0066】図16において、まずn−InPの基板1
2上にMOCVD法により、レーザn側光閉込層14と
してのn−InGaAsP層、活性層16としてのアン
ドープInGaAsP−MQW層、レーザp側光閉込層
18としてのp−InGaAsP層を順次積層しこの表
面上に、SiO2やSiNなどの絶縁膜92を形成す
る。この工程の結果が図16である。
In FIG. 16, first, an n-InP substrate 1
An n-InGaAsP layer as a laser n-side optical confinement layer 14, an undoped InGaAsP-MQW layer as an active layer 16, and a p-InGaAsP layer as a laser p-side optical confinement layer 18 are sequentially stacked on the substrate 2 by MOCVD. An insulating film 92 such as SiO2 or SiN is formed on the surface. FIG. 16 shows the result of this step.

【0067】次に図17において、この絶縁膜92を写
真製版工程及びエッチング工程により、レーザ導波路2
0を形成するためのストライプ状の絶縁膜94と、この
絶縁膜94のレーザ出射端面側にストライプ形状を設定
し、このストライプ形状を介して、このストライプ形状
の長手両側面に延在する台形状の一対の絶縁膜96が形
成される。この絶縁膜96は絶縁膜94に近接する側で
台形の幅が狭く絶縁膜94から離れるに伴って次第に広
くなり所定の位置から一様な幅となっている。この幅が
変化する部分が、分離部導波路36に対応することにな
る。この絶縁膜94及び絶縁膜96をマスクとして基板
12が露呈するまでエッチングを行う。この工程の結果
が図17である。
Next, as shown in FIG. 17, the insulating film 92 is subjected to a photolithography process and an etching process to form the laser waveguide 2.
0, and a stripe shape is set on the laser emission end face side of the insulation film 94, and a trapezoidal shape extending on both longitudinal sides of the stripe shape through the stripe shape. Are formed. The width of the trapezoid is narrow on the side close to the insulating film 94 and gradually increases as the distance from the insulating film 94 increases, and becomes uniform from a predetermined position. The portion where the width changes corresponds to the separation portion waveguide 36. Using the insulating films 94 and 96 as a mask, etching is performed until the substrate 12 is exposed. FIG. 17 shows the result of this step.

【0068】次に絶縁膜94及び絶縁膜96をマスクと
して残した状態で、MOCVD法による選択成長より、
分離部n側光閉込層30と変調器部n側光閉込層38と
しての n−InGaAsP層、光導波層32と光吸収
層40としての InGaAsP層及び分離部p側光閉
込層34と変調器部p側光閉込層42としてのp− I
nGaAsP層を順次積層する。この選択成長により一
対の絶縁膜96に挟まれたストライプ状の部分では、絶
縁膜96の幅が順次広がるに従って積層の厚みが厚くな
るように変化し、絶縁膜96の幅が一様になったところ
で層の厚み一定になるように積層される。この工程の結
果が図18(a)である。図18(a)は図17のXV
IIIA − XVIIIA位置での断面である。
Next, with the insulating film 94 and the insulating film 96 left as a mask, selective growth by MOCVD is performed.
An n-InGaAsP layer as the separation unit n-side light confinement layer 30 and the modulator unit n-side light confinement layer 38, an InGaAsP layer as the light guide layer 32 and the light absorption layer 40, and a separation unit p-side light confinement layer 34 And p-I as the p-side optical confinement layer 42 of the modulator section
An nGaAsP layer is sequentially stacked. As a result of this selective growth, in the stripe-shaped portion sandwiched between the pair of insulating films 96, the thickness of the stack changed as the width of the insulating film 96 gradually increased, and the width of the insulating film 96 became uniform. Incidentally, the layers are stacked so that the thickness of the layers is constant. FIG. 18A shows the result of this step. FIG. 18 (a) shows the XV of FIG.
It is a cross section at the IIIA-XVIIIA position.

【0069】次に絶縁膜94及び絶縁膜96を除去し、
レーザ部p側光閉込層18、分離部p側光閉込層34及
び変調器部p側光閉込層42の上に第1クラッド層22
としてのp−InP層を形成し、レーザ部Cの活性層1
6に対応して回折格子24を形成し、次いで第1クラッ
ド層22としてのp−InP層で回折格子24を埋め込
む。この工程の結果が図18(b)である。次いで、導
波路のリッジ形成を行う。以降の製造工程は実施の形態
1に示した工程にしたがって素子を形成する。
Next, the insulating films 94 and 96 are removed,
The first cladding layer 22 is formed on the laser part p-side light confinement layer 18, the separation part p-side light confinement layer 34, and the modulator part p-side light confinement layer 42.
A p-InP layer as the active layer 1 of the laser section C
6, a diffraction grating 24 is formed, and then the diffraction grating 24 is embedded with a p-InP layer as the first cladding layer 22. FIG. 18B shows the result of this step. Next, a ridge is formed on the waveguide. In the subsequent manufacturing steps, an element is formed according to the steps described in the first embodiment.

【0070】実施例1の製造方法の変形例 分離部導波路36及び変調器部導波路44をバットジョ
イント法による選択成長により形成する製造方法の他の
変形例について説明する。図19,図21は一工程の素
子を示す斜視図、図20,図22は製造工程を示す素子
の断面図である。
Another Modification of the Manufacturing Method of Embodiment 1 Another modification of the manufacturing method of forming the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 44 by selective growth using a butt joint method will be described. 19 and 21 are perspective views showing the device in one process, and FIGS. 20 and 22 are cross-sectional views of the device showing the manufacturing process.

【0071】まず図19において、基板12上に分離部
導波路36及び変調器部導波路44を形成するための選
択成長マスクを形成する。すなわち基板12上に絶縁膜
を形成し、出射端面側分離部導波路36及び変調器部導
波路44の導波路形状に対応したストライプ形状を設定
し、このストライプ形状を介してこのストライプ形状の
長手両側面に延在する台形状の一対の絶縁膜96が写真
製版工程及びエッチングにより形成される。この絶縁膜
96は基板12の内部側で台形の幅が狭く出射端面に近
づくにつれて次第に広くなり一様な幅となっている。こ
の幅が変化する部分が、分離部導波路36に対応するこ
とになる。この工程の結果が図19である。
First, in FIG. 19, a selective growth mask for forming the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 44 on the substrate 12 is formed. That is, an insulating film is formed on the substrate 12, and a stripe shape corresponding to the waveguide shape of the output end face side separation portion waveguide 36 and the modulator portion waveguide 44 is set. A pair of trapezoidal insulating films 96 extending on both side surfaces are formed by photolithography and etching. This insulating film 96 has a trapezoidal width narrower on the inner side of the substrate 12 and gradually becomes wider and uniform as approaching the emission end face. The portion where the width changes corresponds to the separation portion waveguide 36. FIG. 19 shows the result of this step.

【0072】次に図20において、この絶縁膜96を選
択成長マスクとしてMOCVD法により、分離部n側光
閉込層30と変調器部n側光閉込層38としての n−
InGaAsP層、光導波層32と光吸収層40として
の InGaAsP層及び分離部p側光閉込層34と変
調器部p側光閉込層42としてのp− InGaAsP
層を順次積層する。この選択成長により一対の絶縁膜9
6に挟まれたストライプ形状の部分では、出射端面側の
絶縁膜96の幅が一様であるところで層の厚み一定で、
この絶縁膜96の幅が一様であるところから基板12内
部に向かって絶縁膜96の幅が順次狭くなるに従って積
層の厚みが薄くなるように積層される。この工程の結果
が図20(a)である。
Next, referring to FIG. 20, the insulating film 96 is used as a selective growth mask, and the n-type optical confinement layer 30 and the modulator n-side optical confinement layer 38 are formed by MOCVD using the MOCVD method.
InGaAsP layer, InGaAsP layer as optical waveguide layer 32 and light absorption layer 40, and p-InGaAsP as separation part p-side light confinement layer 34 and modulator part p-side light confinement layer 42
The layers are sequentially stacked. By this selective growth, a pair of insulating films 9 are formed.
6, the thickness of the layer is constant where the width of the insulating film 96 on the emission end face side is uniform.
The lamination is performed so that the thickness of the lamination becomes thinner as the width of the insulating film 96 gradually decreases from the place where the width of the insulating film 96 is uniform toward the inside of the substrate 12. FIG. 20A shows the result of this step.

【0073】次に、絶縁膜96を除去し、改めて絶縁膜
を形成し写真製版工程とエッチングにより、先の一対の
絶縁膜96に挟まれたストライプ形状の部分に、この部
分以下の幅を有し先の絶縁膜96と同じ長さのストライ
プ状の絶縁膜98を形成し(図20(b))、この絶縁
膜98をマスクとして分離部導波路36及び変調器部導
波路44を残し基板12が露呈するまでエッチングす
る。この工程の結果が図20(c)である。またこの工
程での素子の斜視図が図21である。
Next, the insulating film 96 is removed, an insulating film is formed anew, and a photolithography process and etching are performed so that the stripe-shaped portion sandwiched between the pair of insulating films 96 has a width smaller than this portion. A striped insulating film 98 having the same length as the insulating film 96 is formed (FIG. 20B), and the insulating film 98 is used as a mask to leave the separating portion waveguide 36 and the modulator portion waveguide 44. Etch until 12 is exposed. FIG. 20C shows the result of this step. FIG. 21 is a perspective view of the element in this step.

【0074】次に絶縁膜98をマスクとして残したまま
で、レーザn側光閉込層14としてのn−InGaAs
P層、活性層16としてのInGaAsP−MQW層、
レーザp側光閉込層18としてのp−InGaAsP層
を基板12上に順次積層する。この工程の結果が図22
(a)である。この後、絶縁膜98を除去し、分離部p
側光閉込層34と変調器部p側光閉込層42とレーザp
側光閉込層18の表面上に、第1クラッド層22として
のp−InP層を形成し、レーザ部Cの活性層に対応し
て回折格子24を形成する。この工程の結果が図22
(b)である。図22は図21のXXII−XXII断
面位置での断面図である。次いで第1クラッド層22で
回折格子24を埋め込み、導波路のリッジ形成を行う。
以降の製造工程はの実施の形態1に示した工程にしたが
って素子を形成する。
Next, while the insulating film 98 is left as a mask, n-InGaAs as the laser n-side optical confinement layer 14 is used.
A P layer, an InGaAsP-MQW layer as the active layer 16,
A p-InGaAsP layer as a laser p-side optical confinement layer 18 is sequentially laminated on the substrate 12. The result of this step is shown in FIG.
(A). Thereafter, the insulating film 98 is removed, and the separating portion p
Side optical confinement layer 34, modulator section p side optical confinement layer 42 and laser p
A p-InP layer as the first cladding layer 22 is formed on the surface of the side light confinement layer 18, and a diffraction grating 24 is formed corresponding to the active layer of the laser section C. The result of this step is shown in FIG.
(B). FIG. 22 is a cross-sectional view taken along a line XXII-XXII in FIG. Next, the diffraction grating 24 is embedded in the first cladding layer 22 to form a ridge of the waveguide.
In the subsequent manufacturing steps, an element is formed according to the steps described in the first embodiment.

【0075】実施例2 またこの実施の形態2の上記説明においては、回折格子
24はp−InP層に設けた構成であったが、回折格子
24は、基板側のn−InP層に設けてもよい。図23
はこの実施の形態2の実施例2を示す断面図である。図
23において、回折格子24がn−InPの第3クラッ
ド層82に埋め込まれ、この第3クラッド層82が、レ
ーザn側光閉込層14、分離部n側光閉込層30及び変
調器部n側光閉込層38と基板12との間に配設されて
いる。図24はこの実施例2の他の変形例を示す断面図
である。図24においては、回折格子24が基板12に
埋め込まれて形成され、この上にn−InPの第3クラ
ッド層82が配設され、この第3クラッド層82を介し
てレーザn側光閉込層14、分離部n側光閉込層30及
び変調器部n側光閉込層38が配設されている。
Example 2 In the above description of the second embodiment, the diffraction grating 24 is provided on the p-InP layer. However, the diffraction grating 24 is provided on the n-InP layer on the substrate side. Is also good. FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing Example 2 of Embodiment 2. In FIG. 23, a diffraction grating 24 is embedded in a third cladding layer 82 of n-InP, and this third cladding layer 82 is composed of a laser n-side light confinement layer 14, a separation part n-side light confinement layer 30, and a modulator. It is disposed between the portion n-side light confinement layer 38 and the substrate 12. FIG. 24 is a sectional view showing another modification of the second embodiment. In FIG. 24, the diffraction grating 24 is formed by being embedded in the substrate 12, and a third cladding layer 82 of n-InP is provided thereon, and the laser n-side light confinement is performed via the third cladding layer 82. The layer 14, the separation part n-side light confinement layer 30, and the modulator part n-side light confinement layer 38 are provided.

【0076】図23に示した実施例2の製造方法を説明
する。図25は製造工程を示す素子の断面図である。ま
ず図25において、基板12上にレーザ導波路20を形
成する端面側に回折格子24を形成し、この回折格子2
4を第3クラッド層82としてのn−InP層で埋め込
む。この後は実施例1の製造方法の変形例と同様の製造
方法で、選択成長マスクを使用したMOCVD法によ
り、分離部n側光閉込層30及び変調器部n側光閉込層
38としてのn−InGaAsP層、光導波層32と光
吸収層40としての InGaAsP層及び分離部p側
光閉込層34と変調器部p側光閉込層42としてのp−
InGaAsP層を順次積層する。この結果を示すのが
図25(a)である。
The manufacturing method according to the second embodiment shown in FIG. 23 will be described. FIG. 25 is a cross-sectional view of the device showing a manufacturing process. First, in FIG. 25, a diffraction grating 24 is formed on the end face side on which the laser waveguide 20 is formed on the substrate 12, and this diffraction grating 2
4 is buried with an n-InP layer as a third cladding layer 82. Thereafter, by the same manufacturing method as the modification of the manufacturing method of the first embodiment, the MOCVD method using a selective growth mask is used to form the separation portion n-side light confinement layer 30 and the modulator portion n-side light confinement layer 38. The n-InGaAsP layer, the InGaAsP layer as the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40, and the p-type as the p-side light confinement layer 34 and the p-side light confinement layer 42 for the modulator part and the p-side light confinement layer 42 for the modulator part.
InGaAsP layers are sequentially stacked. FIG. 25A shows this result.

【0077】次に絶縁膜96を除去し、改めて絶縁膜を
形成し写真製版工程とエッチングにより、先の一対の絶
縁膜96に挟まれたストライプ形状の部分に、この部分
以下の幅を有し先の絶縁膜96と同じ長さのストライプ
状の絶縁膜98を形成し(図25(b)参照)、この絶
縁膜98をマスクとして分離部導波路36及び変調器部
導波路44を残しエッチングするのであるが、このとき
実施例1の製造方法の変形例では基板12が露呈するま
でエッチングするのであるが、実施例2では回折格子2
4が基板12上に形成されているので、第3クラッド層
82としてのn−InP層が露呈するところで停止する
(図26(a))。ついで絶縁膜98をマスクとして残
したままで、この第3クラッド層82としてのn−In
P層の上に、レーザn側光閉込層14としてのn−In
GaAsP層、活性層16としてのInGaAsP−M
QW層、およびレーザp側光閉込層18としてのp−I
nGaAsP層を、第3クラッド層82としてのn−I
nP層上に順次積層する。
Next, the insulating film 96 is removed, an insulating film is newly formed, and a photolithography process and etching are performed to form a stripe-shaped portion sandwiched between the pair of insulating films 96 with a width smaller than this portion. A stripe-shaped insulating film 98 having the same length as the above-mentioned insulating film 96 is formed (see FIG. 25B), and the insulating film 98 is used as a mask to leave the separating portion waveguide 36 and the modulator portion waveguide 44 and to be etched. At this time, in the modification of the manufacturing method of the first embodiment, the etching is performed until the substrate 12 is exposed.
4 is formed on the substrate 12, and stops when the n-InP layer as the third cladding layer 82 is exposed (FIG. 26A). Next, while the insulating film 98 is left as a mask, the n-In
N-In as a laser n-side optical confinement layer 14 on the P layer
GaAsP layer, InGaAsP-M as active layer 16
P-I as QW layer and laser p-side optical confinement layer 18
The nGaAsP layer is formed as n-I as the third cladding layer 82.
The layers are sequentially stacked on the nP layer.

【0078】この後、絶縁膜98を除去し、分離部p側
光閉込層34と変調器部p側光閉込層42とレーザp側
光閉込層18の表面上に、第1クラッド層22としての
p−InP層を形成する(図26(b))。以降の製造
工程はの実施の形態1に示した工程にしたがって素子を
形成する。このように構成された変調器付半導体レーザ
90においては、分離部導波路36及び変調器部導波路
44を同時にバットジョイント法により再結晶成長で形
成するので、光導波層32及び光吸収層40がバルク結
晶構造になり、電界による吸収係数の変化が小さく、か
つ吸収係数の変化による屈折率の変化が少ない変調器と
することができ、屈折率変化による波長変動を小さくで
き長距離伝送に有利とすることができる。さらに分離部
Bの光導波層32をバルク結晶構造にすることにより、
電界による吸収係数の変化が小さいので、漏れ電界があ
ったとしても光吸収量の変化を小さくすることができ、
低周波(数GHz)における周波数特性の劣化を低減で
きる。
After that, the insulating film 98 is removed, and the first cladding is formed on the surfaces of the separation part p-side light confinement layer 34, the modulator part p-side light confinement layer 42, and the laser p-side light confinement layer 18. A p-InP layer is formed as the layer 22 (FIG. 26B). In the subsequent manufacturing steps, an element is formed according to the steps described in the first embodiment. In the semiconductor laser 90 with a modulator configured as described above, the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 44 are simultaneously formed by recrystallization growth by the butt joint method, so that the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40 are formed. Has a bulk crystal structure, the modulator has a small change in the absorption coefficient due to the electric field, and a small change in the refractive index due to the change in the absorption coefficient. It can be. Further, by forming the optical waveguide layer 32 of the separation part B into a bulk crystal structure,
Since the change in the absorption coefficient due to the electric field is small, the change in the amount of light absorption can be reduced even if there is a leakage electric field,
Deterioration of frequency characteristics at low frequencies (several GHz) can be reduced.

【0079】また分離部導波路36及び変調器部導波路
44を選択成長により同時に形成しつつ、分離部導波路
36の層の厚みをレーザ導波路層20側で薄く、変調器
部導波路44側で厚くなるようにすることにより、光導
波層32のバンドギャップエネルギーを光吸収層40の
バンドギャップエネルギーより大きくすることにより光
の吸収を低減しつつ周波数変動を小さくすることができ
る。
Further, while simultaneously forming the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 44 by selective growth, the thickness of the layer of the separation section waveguide 36 is reduced on the side of the laser waveguide layer 20, and the modulator section waveguide 44 is formed. By increasing the thickness on the side, the bandgap energy of the optical waveguide layer 32 is made larger than the bandgap energy of the light absorption layer 40, so that light absorption can be reduced and frequency fluctuation can be reduced.

【0080】更に分離部導波路36及び変調器部導波路
44の各層を選択成長により同時に形成することができ
るので、製造工程を少なく簡単に形成することができ
る。以上の説明においては、光導波層32及び光吸収層
40をバルク結晶構造とする構成について説明したが、
光導波層32及び光吸収層40をMQWで構成し、イオ
ン注入の程度を変えて混晶化し、光導波層32のバンド
ギャップエネルギーを光吸収層40のバンドギャップエ
ネルギーより大きくしてもよい。これにより、光導波層
32及び光吸収層40を簡単にバルク構成とすることが
できる。実施の形態1及び2において、レーザ部Cの活
性層16をMQWとしたが、バルク結晶構造としても同
様の効果を得ることができる。
Further, since the layers of the separation section waveguide 36 and the modulator section waveguide 44 can be formed simultaneously by selective growth, the number of manufacturing steps can be reduced and the formation can be simplified. In the above description, the configuration in which the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40 have a bulk crystal structure has been described.
The optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40 may be made of MQW, mixed with different degrees of ion implantation, and the band gap energy of the optical waveguide layer 32 may be larger than the band gap energy of the light absorption layer 40. Thereby, the optical waveguide layer 32 and the light absorption layer 40 can be easily made into a bulk configuration. In the first and second embodiments, the active layer 16 of the laser section C is made of MQW, but the same effect can be obtained by using a bulk crystal structure.

【0081】[0081]

【発明の効果】この発明に係る変調器集積型半導体レー
ザ装置は以上に説明したような構成を備えているので、
以下のような効果を有する。この発明に係る変調器集積
型半導体レーザ装置においては、活性層を有するリッジ
状の第一の導波路と、この第一の導波路の延長方向にこ
の第一の導波路と連続し活性層よりもバンドギャップエ
ネルギーの大きいバルク構造の光導波層を有するリッジ
状の第二の導波路と、この第二の導波路の延長方向にこ
の第二の導波路と連続し活性層のバンドギャップエネル
ギーよりも大きく光導波層のバンドギャップエネルギー
よりも小さいバルク構造の光吸収層を有するリッジ状の
第三の導波路と、第一、第二及び第三の導波路上に配設
された第二導電型半導体の第一クラッド層または半導体
基板と第一、第二及び第三の導波路との間に配設され、
第一の導波路に沿って配設された回折格子を含むリッジ
状の第二のクラッド層と、を有する構成を備えることに
より、変調器に印加される変調信号による電界変動によ
って変化する吸収係数の変動を小さくし、吸収係数変化
による変調器の屈折率変化を小さくするとともに、漏れ
電界による分離領域の光導波層での光の吸収を少なくす
ることと相俟って、周波数特性を良好にすることがで
き、周波数特性の改善された変調器集積型半導体レーザ
装置を得ることができるという効果を有する。
Since the modulator integrated type semiconductor laser device according to the present invention has the structure as described above,
It has the following effects. In the modulator integrated semiconductor laser device according to the present invention, a ridge-shaped first waveguide having an active layer, and an active layer that is continuous with the first waveguide in the extension direction of the first waveguide. A ridge-shaped second waveguide having an optical waveguide layer of a bulk structure having a large bandgap energy, and a bandgap energy of the active layer which is continuous with the second waveguide in the extension direction of the second waveguide. A ridge-shaped third waveguide having a bulk-structured light-absorbing layer that is also larger than the bandgap energy of the optical waveguide layer, and a second conductive layer disposed on the first, second, and third waveguides. Disposed between the first cladding layer or semiconductor substrate of the type semiconductor and the first, second and third waveguides,
A ridge-shaped second cladding layer including a diffraction grating disposed along the first waveguide, and an absorption coefficient that changes due to an electric field variation due to a modulation signal applied to the modulator. Frequency fluctuations, reducing the change in the refractive index of the modulator due to the change in the absorption coefficient, and reducing the light absorption in the optical waveguide layer in the separation region due to the leakage electric field. The modulator integrated semiconductor laser device having improved frequency characteristics can be obtained.

【0082】さらに第二の導波路を第一の導波路と接合
面を介して連続させたので、レーザ部及び分離領域の設
計の自由度高く保ちながら周波数特性を良好にすること
ができ、所望の特性が得やすく周波数特性の改善された
変調器集積型半導体レーザ装置を得ることができるとい
う効果を有する。
Further, since the second waveguide is continuous with the first waveguide via the joint surface, the frequency characteristics can be improved while keeping the degree of freedom in designing the laser section and the separation region. And the modulator integrated semiconductor laser device with improved frequency characteristics can be obtained.

【0083】さらに第三の導波路を第二の導波路と接合
面を介して連続させるとともに光導波層及び光吸収層を
ともにバルク結晶構造としたので、光の吸収を少なくし
て、周波数特性を良好にすることができ、高出力の変調
器集積型半導体レーザ装置を得ることができるという効
果を有する。
Further, since the third waveguide is continuous with the second waveguide via the joint surface, and both the optical waveguide layer and the light absorption layer have a bulk crystal structure, light absorption is reduced and frequency characteristics are reduced. And a high output modulator integrated semiconductor laser device can be obtained.

【0084】またさらに、光導波層および光吸収層をと
もにディスオーダリングによる混晶化された多重量子井
戸構造とし、光導波層の混晶化の程度を吸収層のそれよ
りも高くしたので、簡単な構成で安価な周波数特性の良
好な変調器集積型半導体レーザ装置を得ることができる
という効果を有する。
Further, since both the optical waveguide layer and the light absorbing layer have a multi-quantum well structure in which a mixed crystal is formed by disordering, and the degree of the mixed crystal in the optical waveguide layer is higher than that of the absorption layer, the structure is simplified. With such a configuration, it is possible to obtain an inexpensive modulator integrated semiconductor laser device having good frequency characteristics.

【0085】またさらに、第二の導波路を第一の導波路
に隣接する側よりも第三の導波路に隣接する側で厚い導
波路厚みを有するようにしたので、光の吸収を少なくし
て、周波数特性を良好にすることができ、高出力の変調
器集積型半導体レーザ装置を得ることができるという効
果を有する。
Further, since the second waveguide has a larger thickness on the side adjacent to the third waveguide than on the side adjacent to the first waveguide, light absorption is reduced. As a result, the frequency characteristics can be improved, and a modulator-integrated semiconductor laser device with high output can be obtained.

【0086】活性層を有するリッジ状の第一の導波路
と、この第一の導波路の延長方向にこの第一の導波路と
接合面を介して連続し活性層よりもバンドギャップエネ
ルギーの大きい光導波層を有するリッジ状の第二の導波
路と、この第二の導波路の延長方向にこの第二の導波路
と接合面を介して連続し活性層のバンドギャップエネル
ギーよりも大きく光導波層のバンドギャップエネルギー
よりも小さい多重量子井戸構造の光吸収層を有するリッ
ジ状の第三の導波路と、これら第一、第二及び第三の導
波路上に配設された第二導電型半導体の第一クラッド層
と、この第一のクラッド層または半導体基板と第一、第
二及び第三の導波路との間に配設され、第一の導波路に
沿って配設された回折格子を含むリッジ状の第二のクラ
ッド層と、を備えたので、変調器に印加される変調信号
による漏れ電界変動の影響の少ない分離領域を備えて周
波数特性を良好にしかつ光の吸収を少なくしたので、周
波数の安定した高出力の変調器集積型半導体レーザ装置
を得ることができるという効果を有する。
A ridge-shaped first waveguide having an active layer, and a bandgap energy larger than that of the active layer which is continuous with the first waveguide in a direction of extension of the first waveguide via the bonding surface. A ridge-shaped second waveguide having an optical waveguide layer, and an optical waveguide that is continuous with the second waveguide in a direction in which the second waveguide extends and that is larger than the band gap energy of the active layer. A ridge-shaped third waveguide having a light absorption layer having a multiple quantum well structure smaller than the band gap energy of the layer, and a second conductivity type disposed on the first, second and third waveguides. A first cladding layer of a semiconductor, a diffraction layer disposed between the first cladding layer or the semiconductor substrate and the first, second and third waveguides, and disposed along the first waveguide. A ridge-shaped second cladding layer including a lattice, In order to improve the frequency characteristics and reduce the absorption of light by providing a separation region that is less affected by leakage electric field fluctuation due to the modulation signal applied to the modulator, a high-output modulator integrated semiconductor laser with stable frequency This has the effect that the device can be obtained.

【0087】さらに、光導波層をバルク結晶構造とし変
調器に印加される変調信号による電界変動の影響を少な
くしたので、周波数特性の良好な変調器集積型半導体レ
ーザ装置を得ることができるという効果を有する。また
さらに、光導波層を多重量子井戸構造としたので、光の
吸収を少なくしつつ、周波数特性の良好な変調器集積型
半導体レーザ装置を得ることができるという効果を有す
る。
Further, since the optical waveguide layer has a bulk crystal structure and the influence of electric field fluctuation due to a modulation signal applied to the modulator is reduced, a modulator integrated semiconductor laser device having good frequency characteristics can be obtained. Having. Further, since the optical waveguide layer has a multiple quantum well structure, it is possible to obtain a modulator integrated semiconductor laser device having good frequency characteristics while reducing light absorption.

【0088】この発明に係る変調器集積型半導体レーザ
装置の製造方法は、第一のクラッド層の表面上に、レー
ザの導波方向に延在し回折格子に重なるとともに半導体
基板の一部長さを全長とするストライプ状の第一の誘電
体膜を形成し、この第一の誘電体膜をマスクとして半導
体基板が露呈するまでエッチングし、第一の誘電体膜を
マスクとし、活性層よりもバンドギャップエネルギーの
大きい光導波層を有する第二の導波路層および第二導電
型半導体の第三のクラッド層を、エッチングで露呈した
半導体基板上に順次形成し、第一の誘電体膜を除去し、
第二のクラッド層及び第三のクラッド層の表面上に、第
一の誘電体膜の位置を含みさらにレーザの導波方向に延
長させたストライプ状の第二の誘電体膜を形成し、この
第二の誘電体膜をマスクとして半導体基板が露呈するま
でエッチングし、第二の誘電体膜をマスクとし、活性層
のバンドギャップエネルギーよりも大きく光導波層のバ
ンドギャップエネルギーよりも小さい半導体の光吸収層
を有する第三の導波路層および第二導電型半導体の第四
のクラッド層を、エッチングで露呈した半導体基板上に
順次形成する工程を含むので、第一、第二および第三の
導波路層それぞれを個別に結晶成長により形成できるか
ら、周波数特性の改善された変調器集積型半導体レーザ
装置を設計の自由度高く、容易に形成できるという効果
を有する。
In the method of manufacturing a modulator integrated semiconductor laser device according to the present invention, the length of the semiconductor substrate extending on the surface of the first cladding layer in the laser waveguide direction and overlapping the diffraction grating is reduced. A first dielectric film in the form of a stripe having a total length is formed, and etching is performed using the first dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed. A second waveguide layer having a large optical waveguide layer with a high gap energy and a third cladding layer of the second conductivity type semiconductor are sequentially formed on the semiconductor substrate exposed by etching, and the first dielectric film is removed. ,
On the surface of the second clad layer and the third clad layer, a second dielectric film of a stripe shape including the position of the first dielectric film and further extending in the laser waveguide direction is formed. Etching is performed until the semiconductor substrate is exposed using the second dielectric film as a mask, and using the second dielectric film as a mask, the light of the semiconductor that is larger than the band gap energy of the active layer and smaller than the band gap energy of the optical waveguide layer. Since the method includes a step of sequentially forming a third waveguide layer having an absorption layer and a fourth cladding layer of the second conductivity type semiconductor on the semiconductor substrate exposed by etching, the first, second and third conductive layers are formed. Since each of the waveguide layers can be individually formed by crystal growth, there is an effect that a modulator integrated semiconductor laser device with improved frequency characteristics can be easily formed with a high degree of design freedom.

【0089】また、第一のクラッド層の表面上に、レー
ザの導波方向に延在し回折格子に重なるとともに半導体
基板の一部長さを全長とするストライプ状の第一の誘電
体膜とこの第一の誘電体膜のレーザ導波方向の延長上の
ストライプ部分を介して互いに対向し第一の誘電体膜に
近接する端部を含む一部が他部より幅が狭い一対の第二
の誘電体膜とを形成し、これらの誘電体膜をマスクとし
て半導体基板が露呈するまでエッチングし、第一,第二
の誘電体膜をマスクとし、活性層よりもバンドギャップ
エネルギーの大きい半導体層を有する第二の導波路層お
よび第二導電型半導体の第三のクラッド層を、エッチン
グで露呈した半導体基板上に選択成長により順次形成す
る工程を含み、分離領域と変調器部の導波路を同時に形
成できるので、周波数特性の改善された変調器集積型半
導体レーザ装置を簡単な工程で形成できるという効果を
有する。
On the surface of the first cladding layer, a stripe-shaped first dielectric film extending in the laser waveguide direction, overlapping the diffraction grating and partially extending the entire length of the semiconductor substrate is formed. A pair of second dielectric layers, each including an end portion that is opposed to each other via a stripe portion on the extension in the laser waveguide direction of the first dielectric film and is close to the first dielectric film, is narrower than the other portion. A dielectric film is formed, and etching is performed using the dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed. Using the first and second dielectric films as a mask, a semiconductor layer having a larger band gap energy than the active layer is formed. A step of sequentially forming the second waveguide layer and the third cladding layer of the second conductivity type semiconductor on the semiconductor substrate exposed by etching by selective growth, and simultaneously forming the isolation region and the waveguide of the modulator section. Because it can be formed It has the effect of an improved modulator integrated semiconductor laser device having characteristics can be formed by a simple process.

【0090】また、半導体基板の一主面上に、レーザの
導波方向に延在し半導体基板の長さの一部を全長とする
ストライプ形状を介して互いに対向しレーザの導波方向
の一端を含む一部が他部より幅が狭い形状をした一対の
第一の誘電体膜を形成し、この第一の誘電体膜をマスク
として半導体基板よりもバンドギャップエネルギーの小
さな第一の半導体層を有する第一の導波路層を選択成長
により形成し、第一の誘電体膜を除去し、一対の第一の
誘電体膜に挟まれて形成された第一の導波路層の表面上
の位置に、この第一の誘電体膜の長さに対応するストラ
イプ形状の第二の誘電体膜を形成し、この第二の誘電体
膜をマスクとして半導体基板が露呈するまでエッチング
し、第二の誘電体膜をマスクとし、第一の半導体層より
もバンドギャップエネルギーの小さい半導体の活性層を
有する第二の導波路層を、エッチングで露呈した半導体
基板上に選択成長により形成し、第二の誘電体膜を除去
し、第一,第二の導波路層の上に第二導電型半導体の第
一クラッド層および第二導電型半導体の光ガイド層を順
次形成し、光ガイド層をエッチングして活性層に対向す
る回折格子を形成する工程を含み分離領域と変調器部の
導波路を同時に形成できるので、周波数特性の改善され
た変調器集積型半導体レーザ装置を簡単な工程で形成で
きるという効果を有する。
Further, one end in the laser waveguide direction is formed on one main surface of the semiconductor substrate by opposing to each other via a stripe shape extending in the laser waveguide direction and extending over a part of the length of the semiconductor substrate. Forming a pair of first dielectric films, some of which have a narrower width than other portions, and using the first dielectric film as a mask, a first semiconductor layer having a smaller band gap energy than the semiconductor substrate. Is formed by selective growth, the first dielectric film is removed, and a first waveguide layer formed between the pair of first dielectric films is formed on the surface of the first waveguide layer. At a position, a second dielectric film having a stripe shape corresponding to the length of the first dielectric film is formed, and etching is performed until the semiconductor substrate is exposed using the second dielectric film as a mask. Using the dielectric film as a mask, the band gap is larger than that of the first semiconductor layer. A second waveguide layer having an active layer of a semiconductor with low energy is formed by selective growth on the semiconductor substrate exposed by etching, the second dielectric film is removed, and the first and second waveguide layers are removed. Forming a first cladding layer of the second conductivity type semiconductor and a light guide layer of the second conductivity type semiconductor on the first layer, and etching the light guide layer to form a diffraction grating facing the active layer. And the waveguide of the modulator section can be formed at the same time, so that the modulator integrated semiconductor laser device with improved frequency characteristics can be formed by a simple process.

【0091】また、第一導電型の半導体基板の一主面上
に、レーザの導波方向に延在し半導体基板の長さの一部
を全長とした回折格子を介して、第一導電型半導体の第
一のクラッド層が配設された積層構造を準備し、第一の
クラッド層の表面上に、回折格子先端よりレーザの導波
方向に延在するストライプ部分を介して互いに対向し回
折格子に近接する端部を含む一部が他部より幅が狭い一
対の第一の誘電体膜を形成し、この第一の誘電体膜をマ
スクとして第一の半導体層よりもバンドギャップエネル
ギーの小さい半導体の活性層を有する第一の導波路層
を、エッチングで露呈した半導体基板上に選択成長によ
り形成し、第一の導波路層の表面上に、一対の第一の誘
電体膜に挟まれた位置にこの第一の誘電体膜の長さに対
応するストライプ形状の第二の誘電体膜を形成し、この
第二の誘電体膜をマスクとして第一のクラッド層が露呈
するまでエッチングし、第二の誘電体膜をマスクとし、
第一の半導体層よりもバンドギャップエネルギーの小さ
い半導体の活性層を有する第二の導波路層を、半導体基
板上に選択成長により形成する工程を含み、基板側に回
折格子を備えた構成において、分離領域と変調器部の導
波路を一度に形成できるので、周波数特性の改善された
変調器集積型半導体レーザ装置を簡単な工程で形成でき
るという効果を有する。
Further, a first conductive type semiconductor substrate is provided on one principal surface of a first conductive type semiconductor substrate via a diffraction grating extending in the laser waveguide direction and having a part of the length of the semiconductor substrate as a whole. A laminated structure in which a first cladding layer of a semiconductor is provided is prepared. On the surface of the first cladding layer, diffraction is performed by opposing each other via a stripe portion extending from the tip of the diffraction grating in the laser waveguide direction. A part including the end part close to the lattice forms a pair of first dielectric films that are narrower than the other part, and the band gap energy of the first semiconductor layer is lower than that of the first semiconductor layer using the first dielectric film as a mask. A first waveguide layer having a small semiconductor active layer is formed by selective growth on a semiconductor substrate exposed by etching, and is sandwiched between a pair of first dielectric films on the surface of the first waveguide layer. Stripes corresponding to the length of this first dielectric film The second dielectric film is formed of, is etched until the second dielectric film as a mask, the first cladding layer to expose the second dielectric film as a mask,
A second waveguide layer having a semiconductor active layer having a smaller bandgap energy than the first semiconductor layer includes a step of forming the semiconductor layer on a semiconductor substrate by selective growth, and in a configuration having a diffraction grating on the substrate side, Since the separation region and the waveguide of the modulator section can be formed at one time, there is an effect that a modulator integrated semiconductor laser device having improved frequency characteristics can be formed by a simple process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明に係る変調器付半導体レーザの一部
破断斜視図である。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a semiconductor laser with a modulator according to the present invention.

【図2】 図1のII−II断面の断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.

【図3】 MQWの活性層の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of an active layer of the MQW.

【図4】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程を
示す素子の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図5】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程を
示す素子の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図6】 この発明に係る変調器付レーザの一部工程の
素子の斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of an element in a partial process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図7】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程を
示す素子の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図8】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程を
示す素子の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図9】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程を
示す素子の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図10】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程
を示す素子の断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図11】 この発明に係る変調器付レーザのイオン注
入を示す工程の素子の断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view of the element in a step showing ion implantation of the modulator-equipped laser according to the present invention.

【図12】 この発明に係る変調器付半導体レーザの断
面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor laser with a modulator according to the present invention.

【図13】 この発明に係る変調器付半導体レーザの断
面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor laser with a modulator according to the present invention.

【図14】 この発明に係る変調器付半導体レーザの断
面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a semiconductor laser with a modulator according to the present invention.

【図15】 この発明に係る変調器付半導体レーザの断
面図である。
FIG. 15 is a sectional view of a semiconductor laser with a modulator according to the present invention.

【図16】 この発明に係る変調器付レーザの製造工
程を示す素子の断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図17】 この発明に係る変調器付レーザの一部工程
の素子の斜視図である。
FIG. 17 is a perspective view of an element in a partial process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図18】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程
を示す素子の断面図である。
FIG. 18 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図19】 この発明に係る変調器付レーザの一部工程
の素子の斜視図である。
FIG. 19 is a perspective view of an element in a partial process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図20】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程
を示す素子の断面図である。
FIG. 20 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図21】 この発明に係る変調器付レーザの一部工程
の素子の斜視図である。
FIG. 21 is a perspective view of an element in a partial process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図22】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程
を示す素子の断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing process of the laser with a modulator according to the present invention.

【図23】 この発明に係る変調器付半導体レーザの
断面図である。
FIG. 23 is a sectional view of a semiconductor laser with a modulator according to the present invention.

【図24】 この発明に係る変調器付半導体レーザの
断面図である。
FIG. 24 is a sectional view of a semiconductor laser with a modulator according to the present invention.

【図25】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程
を示す素子の断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view of an element showing a manufacturing step of the laser with a modulator according to the present invention.

【図26】 この発明に係る変調器付レーザの製造工程
を示す素子の断面図である。
FIG. 26 is a sectional view of an element showing a manufacturing step of the laser with a modulator according to the present invention.

【図27】 従来の変調器付レーザの一部破断斜視図で
ある。
FIG. 27 is a partially cutaway perspective view of a conventional laser with a modulator.

【図28】 図27のXXVIII−XXVIII断面
の断面図である。
FIG. 28 is a sectional view taken along the line XXVIII-XXVIII in FIG. 27;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 基板、 16 活性層、 20 レーザ導波
路、 32 光導波層、 36 分離部導波路、
40 光吸収層、 44 変調器部導波路、 2
2 第1クラッド層、 26 第2クラッド層、
24 回折格子、 54 電流ブロック層、 62
p側レーザ電極、 64 p側変調器電極、 6
8 共通電極
12 substrate, 16 active layer, 20 laser waveguide, 32 optical waveguide layer, 36 separation section waveguide,
40 light absorption layer, 44 modulator waveguide, 2
2 first cladding layer, 26 second cladding layer,
24 diffraction grating, 54 current blocking layer, 62
p-side laser electrode, 64 p-side modulator electrode, 6
8 Common electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧口 透 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 Fターム(参考) 2H079 AA02 AA13 BA01 CA04 DA16 DA22 DA25 EA03 EA07 EA08 EB04 HA14 KA18 5F073 AA22 AA45 AA64 AA74 AB21 BA01 CA12 DA05 DA14 DA15 EA14  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Toru Takiguchi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term (reference) 2H079 AA02 AA13 BA01 CA04 DA16 DA22 DA25 EA03 EA07 EA08 EB04 HA14 KA18 5F073 AA22 AA45 AA64 AA74 AB21 BA01 CA12 DA05 DA14 DA15 EA14

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型の半導体基板と、 この半導体基板の一主面上の一部に配設されるととも
に、活性層を有するリッジ状の第一の導波路と、 この第一の導波路の延長方向にこの第一の導波路と連続
して上記半導体基板上に配設されるとともに、上記活性
層よりもバンドギャップエネルギーの大きいバルク構造
の光導波層を有するリッジ状の第二の導波路と、 この第二の導波路の延長方向にこの第二の導波路と連続
して上記半導体基板上に配設されるとともに、上記活性
層のバンドギャップエネルギーよりも大きく上記第一の
半導体層のバンドギャップエネルギーよりも小さいバル
ク構造の光吸収層を有するリッジ状の第三の導波路と、 これら第一、第二及び第三の導波路上に配設された第二
導電型半導体の第一クラッド層と、 この第一のクラッド層または上記半導体基板と上記第
一、第二及び第三の導波路との間に配設され、上記第一
の導波路に沿って配設された回折格子を含むリッジ状の
第二のクラッド層と、 上記第一、第二のクラッド層、上記第一、第二及び第三
の導波路の両側の上記半導体基板上に配設された電流ブ
ロック層と、 上記第一のクラッド層の上に上記活性層に対向して配設
された第一の電極と、 この第一の電極と分離し、上記第一のクラッド層の上に
上記光吸収層に対向して配設された第二の電極と、 上記半導体基板の他主面上に配設された第三の電極と、
を備えた変調器集積型半導体レーザ装置。
A first conductive type semiconductor substrate; a ridge-shaped first waveguide provided on a part of one main surface of the semiconductor substrate and having an active layer; A ridge-shaped second optical waveguide layer having a bulk structure with a larger bandgap energy than the active layer is provided on the semiconductor substrate in a direction continuous with the first waveguide in the extension direction of the waveguide. And the second waveguide is disposed on the semiconductor substrate in a direction in which the second waveguide extends, and is larger than the band gap energy of the active layer. A ridge-shaped third waveguide having a light absorption layer having a bulk structure smaller than the band gap energy of the semiconductor layer, and a second conductivity type semiconductor disposed on the first, second and third waveguides The first cladding layer of this A ridge-shaped second layer disposed between the clad layer or the semiconductor substrate and the first, second and third waveguides and including a diffraction grating disposed along the first waveguide. A cladding layer, a current blocking layer disposed on the semiconductor substrate on both sides of the first and second cladding layers, the first, second, and third waveguides; and the first cladding layer. A first electrode disposed on the first cladding layer so as to face the active layer; and a first electrode separated from the first electrode and disposed on the first cladding layer so as to face the light absorption layer. A second electrode, a third electrode disposed on the other main surface of the semiconductor substrate,
Modulator integrated semiconductor laser device comprising:
【請求項2】第二の導波路が第一の導波路と接合面を介
して連続したことを特徴とする請求項1記載の変調器集
積型半導体レーザ装置。
2. The modulator integrated semiconductor laser device according to claim 1, wherein the second waveguide is continuous with the first waveguide via a joint surface.
【請求項3】第三の導波路が第二の導波路と接合面を介
して連続するとともに光導波層及び光吸収層がともにバ
ルク結晶構造であることを特徴とする請求項2記載の変
調器集積型半導体レーザ装置。
3. The modulation according to claim 2, wherein the third waveguide is continuous with the second waveguide via the joint surface, and both the optical waveguide layer and the light absorption layer have a bulk crystal structure. Device integrated semiconductor laser device.
【請求項4】 光導波層および光吸収層がともにディス
オーダリングによる混晶化された多重量子井戸構造で、
光導波層の混晶化の程度が吸収層のそれよりも高いこと
を特徴とする請求項1または2記載の変調器集積型半導
体レーザ装置。
4. An optical waveguide layer and a light absorption layer both having a multiple quantum well structure in which a mixed crystal is formed by disordering.
3. The modulator-integrated semiconductor laser device according to claim 1, wherein the degree of mixed crystal in the optical waveguide layer is higher than that in the absorption layer.
【請求項5】 第二の導波路の光導波層が第一の導波路
に隣接する側よりも第三の導波路に隣接する側で厚い層
厚みを有することを特徴とする請求項2記載の変調器集
積型半導体レーザ装置。
5. The optical waveguide according to claim 2, wherein the optical waveguide layer of the second waveguide has a greater layer thickness on the side adjacent to the third waveguide than on the side adjacent to the first waveguide. Modulator integrated semiconductor laser device.
【請求項6】 第1導電型の半導体基板と、 この半導体基板の一主面上の一部に配設されるととも
に、活性層を有するリッジ状の第一の導波路と、 この第一の導波路の延長方向にこの第一の導波路と接合
面を介して連続し上記半導体基板上に配設されるととも
に、上記活性層よりもバンドギャップエネルギーの大き
い光導波層を有するリッジ状の第二の導波路と、 この第二の導波路の延長方向にこの第二の導波路と接合
面を介して連続し上記半導体基板上に配設されるととも
に、上記活性層のバンドギャップエネルギーよりも大き
く上記光導波層のバンドギャップエネルギーよりも小さ
い多重量子井戸構造の光吸収層を有するリッジ状の第三
の導波路と、 これら第一、第二及び第三の導波路上に配設された第二
導電型半導体の第一クラッド層と、 この第一のクラッド層または上記半導体基板と上記第
一、第二及び第三の導波路との間に配設され、上記第一
の導波路に沿って配設された回折格子を含むリッジ状の
第二のクラッド層と、 上記第一、第二のクラッド層、上記第一、第二及び第三
の導波路の両側の上記半導体基板上に配設された電流ブ
ロック層と、 上記第一のクラッド層の上に上記活性層に対向して配設
された第一の電極と、 この第一の電極と分離し、上記第一のクラッド層の上に
上記吸収層に対向して配設された第二の電極と、 上記半導体基板の他主面上に配設された第三の電極と、
を備えた変調器集積型半導体レーザ装置。
6. A semiconductor substrate of a first conductivity type; a ridge-shaped first waveguide provided on a part of one main surface of the semiconductor substrate and having an active layer; A ridge-shaped first waveguide having an optical waveguide layer having a band gap energy larger than that of the active layer is provided on the semiconductor substrate so as to be continuous with the first waveguide in the extension direction of the waveguide via the bonding surface. A second waveguide, which is disposed on the semiconductor substrate in a direction in which the second waveguide extends, via the bonding surface with the second waveguide, and which has a band gap energy of A ridge-shaped third waveguide having a light absorption layer of a multiple quantum well structure that is largely smaller than the band gap energy of the optical waveguide layer, and disposed on the first, second, and third waveguides. First cladding of second conductivity type semiconductor And a diffraction grating disposed between the first cladding layer or the semiconductor substrate and the first, second, and third waveguides, and disposed along the first waveguide. A ridge-shaped second cladding layer; the first and second cladding layers; a current blocking layer disposed on the semiconductor substrate on both sides of the first, second and third waveguides; A first electrode disposed on the first cladding layer so as to face the active layer, separated from the first electrode and facing the absorption layer on the first cladding layer; A second electrode provided, a third electrode provided on the other main surface of the semiconductor substrate,
Modulator integrated semiconductor laser device comprising:
【請求項7】 光導波層がバルク結晶構造であることを
特徴とする請求項6記載の変調器集積型半導体レーザ装
置。
7. The modulator integrated semiconductor laser device according to claim 6, wherein the optical waveguide layer has a bulk crystal structure.
【請求項8】 光導波層が多重量子井戸構造であること
を特徴とする請求項6記載の変調器集積型半導体レーザ
装置。
8. The modulator integrated semiconductor laser device according to claim 6, wherein the optical waveguide layer has a multiple quantum well structure.
【請求項9】 第一導電型の半導体基板の一主面上に、
活性層を有する第一の導波路層とこの第一の導波路層の
上に配設された第二導電型半導体の第一クラッド層とが
配設され、この第一のクラッド層または半導体基板と上
記第一の導波路層との間に、回折格子を埋設した所定の
導電型の半導体の第二のクラッド層をさらに備えた積層
構造を準備する第一の工程と、 第一のクラッド層の表面上に、レーザの導波方向に延在
し回折格子に重なるとともに半導体基板の一部長さを全
長とするストライプ状の第一の誘電体膜を形成し、この
第一の誘電体膜をマスクとして半導体基板が露呈するま
でエッチングする第二の工程と、 第一の誘電体膜をマスクとし、活性層よりもバンドギャ
ップエネルギーの大きい光導波層を有する第二の導波路
層および第二導電型半導体の第三のクラッド層を、エッ
チングで露呈した半導体基板上に順次形成する第三の工
程と、 第一の誘電体膜を除去し、第二のクラッド層及び第三の
クラッド層の表面上に、第一の誘電体膜の位置を含みさ
らにレーザの導波方向に延長させたストライプ状の第二
の誘電体膜を形成し、この第二の誘電体膜をマスクとし
て半導体基板が露呈するまでエッチングする第四の工程
と、 第二の誘電体膜をマスクとし、活性層のバンドギャップ
エネルギーよりも大きく光導波層のバンドギャップエネ
ルギーよりも小さい半導体の光吸収層を有する第三の導
波路層および第二導電型半導体の第四のクラッド層を、
エッチングで露呈した半導体基板上に順次形成する第五
の工程と、 第二の誘電体膜を除去し、第二のクラッド層、第三のク
ラッド層及び第四のクラッド層の表面上に、第二の誘電
体膜の位置を含みさらにレーザの導波方向に延長したス
トライプ状の第三の誘電体膜を形成し、この第三の誘電
体膜をマスクとして半導体基板が露呈するまでエッチン
グしてリッジを形成し、エッチングで露呈した半導体基
板上に電流ブロック層を形成する第六の工程と、を含む
変調器集積型半導体レーザ装置の製造方法。
9. A semiconductor substrate of a first conductivity type on one main surface,
A first waveguide layer having an active layer and a first cladding layer of a second conductivity type semiconductor disposed on the first waveguide layer are provided, and the first cladding layer or the semiconductor substrate is provided. A first step of preparing a laminated structure further comprising a second cladding layer of a semiconductor of a predetermined conductivity type in which a diffraction grating is embedded, between the first cladding layer and the first waveguide layer; On the surface of the first dielectric film is formed a stripe-shaped first dielectric film extending in the laser waveguide direction, overlapping the diffraction grating, and partially extending the entire length of the semiconductor substrate. A second step of etching until the semiconductor substrate is exposed as a mask, a second waveguide layer having an optical waveguide layer having a bandgap energy larger than that of the active layer using the first dielectric film as a mask, and a second conductive layer. Etch the third cladding layer of type semiconductor A third step of sequentially forming on the exposed semiconductor substrate, removing the first dielectric film, and positioning the first dielectric film on the surfaces of the second clad layer and the third clad layer. A fourth step of forming a second dielectric film in the form of a stripe extending further in the waveguide direction of the laser and etching the semiconductor substrate using the second dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed; The third waveguide layer having a semiconductor light absorption layer larger than the band gap energy of the active layer and smaller than the band gap energy of the optical waveguide layer using the dielectric film of Clad layer,
A fifth step of sequentially forming on the semiconductor substrate exposed by etching, removing the second dielectric film, forming a second clad layer, a third clad layer and a fourth clad layer on the surface of the fourth clad layer; Form a striped third dielectric film including the position of the second dielectric film and extending in the laser waveguide direction, and etching the semiconductor substrate using the third dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed. Forming a ridge and forming a current blocking layer on the semiconductor substrate exposed by etching; and a sixth step of manufacturing the modulator integrated semiconductor laser device.
【請求項10】 第一導電型の半導体基板の一主面上
に、活性層を有する第一の導波路層とこの第一の導波路
層の上に配設された第二導電型半導体の第一のクラッド
層とが配設され、この第一のクラッド層または半導体基
板と上記第一の導波路層との間に、回折格子を埋設した
所定の導電型の半導体の第二のクラッド層をさらに備え
た積層構造を準備する第一の工程と、 第一のクラッド層の表面上に、レーザの導波方向に延在
し回折格子に重なるとともに半導体基板の一部長さを全
長とするストライプ状の第一の誘電体膜とこの第一の誘
電体膜のレーザ導波方向の延長上のストライプ部分を介
して互いに対向し第一の誘電体膜に近接する端部を含む
一部が他部より幅が狭い一対の第二の誘電体膜とを形成
し、これらの誘電体膜をマスクとして半導体基板が露呈
するまでエッチングする第二の工程と、 第一,第二の誘電体膜をマスクとし、活性層よりもバン
ドギャップエネルギーの大きい半導体層を有する第二の
導波路層および第二導電型半導体の第三のクラッド層
を、エッチングで露呈した半導体基板上に選択成長によ
り順次形成する第三の工程と、 第一,第二の誘電体膜を除去し、第二のクラッド層およ
び第三のクラッド層の表面上に、第二の誘電体膜の位置
を含みさらにレーザの導波方向に延長したストライプ状
の第三の誘電体膜を形成し、この第三の誘電体膜をマス
クとして半導体基板が露呈するまでエッチングしてリッ
ジを形成し、エッチングで露呈した半導体基板上電流ブ
ロック層を形成する第四の工程と、を含む変調器集積型
半導体レーザ装置の製造方法。
10. A first waveguide layer having an active layer on one principal surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, and a second conductivity type semiconductor disposed on the first waveguide layer. A first cladding layer is provided, and a second cladding layer of a predetermined conductivity type semiconductor having a diffraction grating embedded between the first cladding layer or the semiconductor substrate and the first waveguide layer. A first step of preparing a laminated structure further comprising: a stripe extending on the surface of the first cladding layer in the laser waveguide direction, overlapping the diffraction grating, and having a partial length of the semiconductor substrate as a whole. A first dielectric film and a portion including an end portion which is opposed to each other via a stripe portion extending in the laser waveguide direction of the first dielectric film and which is close to the first dielectric film. Forming a pair of second dielectric films narrower than the portion, and using these dielectric films as a mask. A second step of etching until the conductive substrate is exposed, a second waveguide layer having a semiconductor layer having a band gap energy larger than that of the active layer using the first and second dielectric films as a mask, and a second conductive layer. A third step of sequentially forming a third cladding layer of a type semiconductor on the semiconductor substrate exposed by etching by selective growth, and removing the first and second dielectric films to form a second cladding layer and a second cladding layer. On the surface of the third cladding layer, a stripe-shaped third dielectric film including the position of the second dielectric film and further extending in the laser waveguide direction is formed, and this third dielectric film is masked. Forming a ridge by etching until the semiconductor substrate is exposed, and forming a current blocking layer on the semiconductor substrate exposed by etching.
【請求項11】 第一導電型の半導体基板の一主面上
に、レーザの導波方向に延在し半導体基板の長さの一部
を全長とするストライプ形状を介して互いに対向しレー
ザの導波方向の一端を含む一部が他部より幅が狭い形状
をした一対の第一の誘電体膜を形成し、この第一の誘電
体膜をマスクとして半導体基板よりもバンドギャップエ
ネルギーの小さな第一の半導体層を有する第一の導波路
層を選択成長により形成する第一の工程と、 第一の誘電体膜を除去し、一対の第一の誘電体膜に挟ま
れて形成された第一の導波路層の表面上の位置に、この
第一の誘電体膜の長さに対応するストライプ形状の第二
の誘電体膜を形成し、この第二の誘電体膜をマスクとし
て半導体基板が露呈するまでエッチングする第二の工程
と、 第二の誘電体膜をマスクとし、第一の半導体層よりもバ
ンドギャップエネルギーの小さい半導体の活性層を有す
る第二の導波路層を、エッチングで露呈した半導体基板
上に選択成長により形成する第三の工程と、 第二の誘電体膜を除去し、第一,第二の導波路層の上に
第二導電型半導体の第一クラッド層および第二導電型半
導体の光ガイド層を順次形成し、光ガイド層をエッチン
グして活性層に対向する回折格子を形成し、第二導電型
半導体の第二のクラッド層で前記回折格子を埋設する第
四の工程と、 第二のクラッド層の上に、第二の誘電体膜の幅以下の幅
でレーザの導波方向に延在し第一の半導体層と活性層を
覆う長さをしたストライプ状の第三の誘電体膜を形成
し、この第三の誘電体膜をマスクとして半導体基板が露
呈するまでエッチングしてリッジを形成し、エッチング
で露呈した半導体基板上に電流ブロック層を形成する第
五の工程と、を含む変調器集積型半導体レーザ装置の製
造方法。
11. A laser device, comprising: a first conductive type semiconductor substrate, which is opposed to each other via a stripe shape extending in a laser waveguide direction and having a part of the length of the semiconductor substrate as a whole; A part including one end in the waveguide direction forms a pair of first dielectric films having a shape narrower than the other part, and the band gap energy is smaller than that of the semiconductor substrate using the first dielectric film as a mask. A first step of forming a first waveguide layer having a first semiconductor layer by selective growth; and removing the first dielectric film and forming the first waveguide layer sandwiched between a pair of first dielectric films. A second dielectric film having a stripe shape corresponding to the length of the first dielectric film is formed at a position on the surface of the first waveguide layer, and a semiconductor is formed using the second dielectric film as a mask. A second step of etching until the substrate is exposed, and a second dielectric film as a mask. Forming a second waveguide layer having a semiconductor active layer having a smaller band gap energy than the first semiconductor layer by selective growth on the semiconductor substrate exposed by etching; The body film is removed, a first cladding layer of the second conductivity type semiconductor and a light guide layer of the second conductivity type semiconductor are sequentially formed on the first and second waveguide layers, and the light guide layer is etched. Forming a diffraction grating facing the active layer and embedding the diffraction grating with a second cladding layer of a second conductivity type semiconductor; and a second dielectric film on the second cladding layer. A stripe-shaped third dielectric film extending in the laser waveguide direction with a width of not more than the width and covering the first semiconductor layer and the active layer is formed. Etching until the semiconductor substrate is exposed as a mask to form a ridge, A fifth step of forming a current blocking layer on the semiconductor substrate exposed by etching.
【請求項12】 第一導電型の半導体基板の一主面上
に、レーザの導波方向に延在し半導体基板の長さの一部
を全長とした回折格子を介して、第一導電型半導体の第
一のクラッド層が配設された積層構造を準備する第一の
工程と、 第一のクラッド層の表面上に、回折格子先端よりレーザ
の導波方向に延在するストライプ部分を介して互いに対
向し回折格子に近接する端部を含む一部が他部より幅が
狭い一対の第一の誘電体膜を形成し、この第一の誘電体
膜をマスクとして第一の半導体層よりもバンドギャップ
エネルギーの小さい半導体の活性層を有する第一の導波
路層を、エッチングで露呈した半導体基板上に選択成長
により形成する第二の工程と、 第一の導波路層の表面上に、一対の第一の誘電体膜に挟
まれた位置にこの第一の誘電体膜の長さに対応するスト
ライプ形状の第二の誘電体膜を形成し、この第二の誘電
体膜をマスクとして第一のクラッド層が露呈するまでエ
ッチングする第二の工程と、 第二の誘電体膜をマスクとし、第一の半導体層よりもバ
ンドギャップエネルギーの小さい半導体の活性層を有す
る第二の導波路層を、半導体基板上に選択成長により形
成する第三の工程と、 残存する誘電体膜を除去し、第一,第二の導波路層上に
第二のクラッド層を形成する工程と、 第二のクラッド層の上に、第二の誘電体膜の幅以下の幅
でレーザの導波方向に延在し第一の半導体層と活性層を
覆う長さをしたストライプ状の第三の誘電体膜を形成
し、この第三の誘電体膜をマスクとして半導体基板が露
呈するまでエッチングしてリッジを形成し、エッチング
で露呈した半導体基板上に電流ブロック層を形成する第
五の工程と、を含む変調器集積型半導体レーザ装置の製
造方法。
12. A semiconductor device of the first conductivity type, which is provided on one principal surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type via a diffraction grating that extends in the laser waveguide direction and has a length that is a part of the length of the semiconductor substrate. A first step of preparing a laminated structure provided with a first cladding layer of a semiconductor; and A part including the end part which is opposed to each other and is close to the diffraction grating forms a pair of first dielectric films which are narrower than the other part, and the first dielectric film is used as a mask to form a pair of first dielectric films. A second step of forming a first waveguide layer having a semiconductor active layer having a small bandgap energy by selective growth on a semiconductor substrate exposed by etching, and on the surface of the first waveguide layer, This first dielectric film is positioned between the pair of first dielectric films. Forming a second dielectric film having a stripe shape corresponding to the second dielectric film, etching using the second dielectric film as a mask until the first cladding layer is exposed, a second dielectric film Forming a second waveguide layer having a semiconductor active layer having a smaller bandgap energy than the first semiconductor layer on the semiconductor substrate by using a mask as a mask, and a remaining dielectric film Forming a second cladding layer on the first and second waveguide layers, and guiding the laser over the second cladding layer with a width equal to or less than the width of the second dielectric film. A stripe-shaped third dielectric film extending in the wave direction and having a length covering the first semiconductor layer and the active layer is formed, and etching is performed using the third dielectric film as a mask until the semiconductor substrate is exposed. To form a ridge, and expose the semiconductor substrate exposed by etching. Method for producing a modulator-integrated semiconductor laser device comprising a fifth step of forming a current blocking layer thereon, the.
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